超声强化对二甲苯结晶特性及调控机理实验

作者：董佳宇; 王斯民^*

来源：化工进展, 2023, 42(09): 4504-4513.

DOI：10.16085/j.issn.1000-6613.2022-1899

• 对二甲苯
• 结晶
• 经典成核理论
• 热力学
• 动力学
• 超声强化

对二甲苯（PX）是石油化工中最重要的芳烃原料之一。随着对PX的需求日益增长，迫切需要开发一种成本更低、效率更高的对二甲苯生产工艺。本文将超声引入到PX结晶过程，分析了不同工况下PX的超溶解度、介稳区宽度和诱导期等数据。基于经典成核理论，探究了PX的结晶特性和超声强化PX的作用机制。结果如下：超声减小了PX结晶过程的介稳区宽度和诱导期，加快了晶体成核速率，并避免了爆发成核。当过饱和度低于1.055时，PX成核机制为非均相成核；当过饱和度高于1.055时，PX为均相成核。晶体生长机制为连续生长。超声降低了PX的临界成核半径和临界成核自由能，也降低了两种成核机制对应的界面张力和表面熵因子，同时提高了体系的扩散系数。当超声功率从0变化到88W时，晶体成核速率常数增大了22.4倍，扩散系数增大了11.86倍。所得结论可为PX结晶工艺的改进提供参考。

• 单位
  西安交通大学