硫酸铵主要在农业上作为氮肥。目前,在硫酸铵的生产过程中,仍然存在着硫酸铵晶体粒度不均匀,其色度也不十分好,外观质量欠佳等问题。因此需要对硫酸铵的工艺进行进一步的优化研究,以得到更好的产品。本文针对硫酸铵产品所存在的问题,对焦炉气吸收制得的硫酸铵溶液的蒸发结晶工艺进行了研究和优化。结晶热力学决定了结晶过程的最大收率及结晶方案的选取。本文采用激光法实验测定了硫酸铵在纯水中的溶解度及介稳区,研究了溶液酸度以及所含杂质对介稳区宽度的影响,根据实验的观察及理论分析和计算,得到硫酸铵真空蒸发结晶过程中的压力与温度的关系方程。结晶动力学中成核和生长速率的相对大小影响产品的粒度分布,是结晶操作和结晶器设计放大的基础。根据硫酸铵结晶工艺要求,采用间歇动态法对硫酸铵蒸发结晶动力学进行了研究,回归得到了硫酸铵在水溶液中的成核速率和生长速率方程,并分析了原料中溶液酸度以及杂质对结晶成核速率和生长速率的影响。在对硫酸铵结晶热力学和动力学研究的基础上,对硫酸铵真空蒸发结晶过程进行了实验优化,考察了各操作参数(投加晶种,搅拌速率,蒸发温度,pH值等)对结晶过程或最终产品粒度分布和晶形质量的影响,并确定了最优的结晶工艺操作参数。按照优化后的工艺条件生产得到的硫酸铵晶体产品在粒度和色度上都得到了很好的改善。混合对结晶过程和其他反应过程有重要的影响。如今化学工业中的结晶过程普遍采用搅拌混合方式。根据原料物性及操作条件,运用计算流体力学(CFD)软件模拟了使用不同搅拌桨的两种结晶器在混合过程中形成的流场,并根据流场模拟结果进行比较,研究了两种搅拌桨对于结晶过程的影响。