作为主要氮肥之一的硫铵,在工业生产中,依旧存在晶体粒度偏小、分布不均匀、色泽差等问题,难以满足用户的各种需求。以上海石化公司化工事业部丙烯腈装置为例,其硫铵回收单元就存在硫铵粒度细、容易流失及产品收率低等问题。为了解决上述问题,需对结晶工艺进行研究。本文在硫铵结晶的热力学和动力学数据基础上,从影响结晶粒度的操作条件着手,进行优化小试实验,并对结晶工艺流程进行物料衡算和模拟,以期优化和改进结晶工艺。结晶热力学和动力学数据是结晶工艺优化的基础,对选择合适的结晶方法和优化操作条件具有重要指导作用。在热力学方面,本文通过平衡法测定了硫铵在纯水及硫酸水溶液中的溶解度,利用经验方程关联了溶解度和温度。同时还通过目测法测定了硫铵在溶液pH=3.0、搅拌速度为100r/min条件下的超溶解度曲线。在动力学方面,本文讨论了结晶粒数衡算方法,并采用间歇动态法对硫铵蒸发结晶进行了实验测定,得到一定条件下结晶的成核速率和生长速率关系式。此外,还讨论了一定浓度硫铵溶液的压强与温度的关系。为了提高结晶产品粒度,使粒径分布变窄,在热力学和动力学数据基础上进行了操作条件优化实验。本文就结晶过程中几个重要影响因素进行了实验研究,包括溶液pH值、溶液蒸发温度、传热温差及搅拌速度,得到了较优结晶工艺操作条件：溶液pH值为3.0,蒸发温度为70℃,传热温差5℃,搅拌速度为100rpm。将该操作条件下得到的硫铵晶体,与上海石化股份有限公司化工事业部丙烯腈装置硫铵回收单元的产品进行比较,发现在粒度和粒径分布方面,实验所得晶体优于工业产品。为了提高结晶产品的收率,对工艺流程进行了物料衡算和模拟。本文首先根据工厂生产工艺进行分析,对整个流程进行物料衡算,然后通过化工流程模拟软件Aspen Plus针对每个组块进行局部模拟,进而对整个工艺流程进行模拟。通过分析整个工艺,得到硫铵收率偏低的原因并提出了几点改进方案。