硬脂酸钙是一种无毒、具有生物相容性的有机盐,其用途非常广泛,可以作为PVC的热稳定剂、高分子材料的阻燃剂、机械加工及化妆品领域的润滑剂。此外,还可以作为涂料的乳化剂、平光剂,建材的防水剂,洗化产品的增稠剂等。本文分析了工业化生产硬脂酸钙的熔融法、复分解法、皂化法等工艺路线,确定了以熔融工艺为基础熔融喷雾法制备硬脂酸钙的工艺,并进行工艺改进和优化。硬脂酸和氢氧化钙在165℃下加热熔融,然后加入适量的双氧水充分混合后进行喷雾反应干燥得到产品。考查了物料配比、熔融温度、双氧水用量、釜内压力等因素对产品品质的影响,最后通过正交实验得到了最优的实验参数,制备的硬脂酸钙产品的钙含量、游离酸(以硬脂酸计)含量、加热减量、熔点分别为6.7%、0.39%、1.5%、149~154℃,符合国家标准的要求。对改进的熔融喷雾工艺与复分解工艺制备的硬脂酸钙分别进行了红外光谱分析、形貌表征及过筛实验,并对两种工艺制备的硬脂酸钙分别进行了热重分析及对PVC热稳定性能的测试,结果表明,改进的工艺制备的硬脂酸钙产品的热稳定性相对较好,颗粒均匀,产品品质优于复分解工艺制备的硬脂酸钙,工艺可行。根据熔融工艺及小试实验设计了5000 t/a硬脂酸钙连续生产工艺,进行了工艺方案的设计、工艺流程的设计、流程图的绘制、物料衡算和能量衡算等,并据此设计了生产装置,对熔融釜、管道混合器、喷雾塔、粉末冷却器等工艺设备进行了详细的设计与选型,并绘制了车间装置平面布置图。根据生产工艺及生产装置进行了详细的自控设计,确保生产过程的连续化、自动化。通过对喷雾干燥过程的三维数值模拟验证了工艺装置的合理性。通过对喷雾塔内连续相和离散相的分析,得到了喷雾塔内热空气的速度场、温度场、湿度场以及离散相颗粒的停留时间、含水量、直径等物理信息,其模拟结果与小试实验及工艺计算结果基本一致;找到了喷雾塔内可能发生颗粒粘壁的位置并提出了解决方案;考查了喷雾压力及料液处理量对颗粒直径的影响,其模拟结果对工业化生产具有一定的指导意义。本文改进优化的熔融喷雾生产工艺解决了间歇式生产、熔融釜容易发生“糊锅”、污水排放量大等问题,实现了硬脂酸钙的连续化、自动化生产,缩短了生产周期,细化了硬脂酸钙粒度,提高了产品纯度,降低了生产成本。