發(fā)布時間：2020-08-07 15:06

【摘要】：結晶在極大多數(shù)化工生產過程中是不可缺少的重要步驟,結晶產品的質量如純度、粒度分布等直接影響著后續(xù)包括分離、提純等操作的難易度,且對最終的產品效益起著至關重要的作用。目前工業(yè)常用的結晶模式是批次結晶,但由于批次結晶生產模式對于產品的一致性難以控制、時間成本過高等缺點,連續(xù)結晶逐漸成為新發(fā)展的結晶模式。在已有的文獻中對于連續(xù)結晶多數(shù)是從結晶器設計的角度對結晶產品進行改善,本文在已有的連續(xù)振蕩擋板結晶器(Continuous Oscillatory Baffled Crystallizer,COBC)的基礎上,從結晶動力學等機理模型入手對連續(xù)結晶過程作出建模、優(yōu)化與控制等研究。主要工作如下:(1)針對COBC,根據溶液在其軸向流動的特點,結合經典粒數(shù)平衡方程(Population Balance Equation,PBE)與結晶動力學中的晶體成核與晶體生長機制,建立粒數(shù)平衡模型(Population Balance Model,PBM),并可通過特征曲線法或高精度有限體積法對模型進行求解。模擬結晶過程時,將COBC分段處理,根據結晶過程中溶液在COBC中的駐留時間分布(Residence Time Distribution,RTD)情況,使用多釜串聯(lián)模型(Tanks-in-Series Model)確定仿真時使用的分段數(shù)量,通過該模型的使用,所得出的仿真結果更接近于實際結果。(2)在以結晶產品達到期望的晶體粒度分布(Crystal Size Distribution,CSD)為目標建立了以最小化計算CSD與期望CSD差的平方和為目標函數(shù),以結晶動力學與質量平衡等為約束條件的優(yōu)化模型,通過求解該優(yōu)化問題獲得最優(yōu)恒定過飽和度,從而推導出對應的降溫曲線,并根據熱交換原理與能量平衡推導出夾套中冷卻水的最佳入口溫度。另外提出模型預測控制策略應用到連續(xù)結晶過程控制中。有了上述的模型與方法,在實際操作中溫度的控制值能更準確地設定與操作。(3)以L-谷氨酸為結晶對象,根據提出的模型與方法對其進行結晶過程的仿真實驗,可以從圖中清楚地看到CSD及相應的過程變量與狀態(tài)變量的變化。此外設定了目標CSD求得最優(yōu)恒定過飽和度及相應的溶液溫度曲線,并獲取針對該目標CSD夾套中冷卻水的最佳入口溫度。仿真結果顯示優(yōu)化結果與目標CSD十分相近,驗證了該優(yōu)化模型對于該過程的有效性。
【學位授予單位】：大連理工大學
【學位級別】：碩士
【學位授予年份】：2018
【分類號】：TQ026.5

【參考文獻】

相關期刊論文 前1條

1 魏關鋒;江燕斌;吳志輝;錢宇;;間歇結晶過程模型和動態(tài)優(yōu)化研究的進展[J];計算機與應用化學;2006年07期

相關博士學位論文 前2條

1 許芳;快速模型預測控制的FPGA實現(xiàn)及其應用研究[D];吉林大學;2014年

2 楊罡;電力系統(tǒng)模型預測控制技術研究[D];北京交通大學;2013年

相關碩士學位論文 前1條

1 關潤鐸;基于粒數(shù)衡算的結晶過程粒度分布預測與優(yōu)化[D];大連理工大學;2017年

本文編號：2784153