[發(fā)明專利]一種精間苯二甲酸結(jié)晶過程的動(dòng)力學(xué)模型建模方法

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• 申請(qǐng)?zhí)枺?/td>: 202111662750.1
• 申請(qǐng)日: 2021-12-31
• 公開（公告）號(hào): CN114334020A
• 公開（公告）日: 2022-04-12
• 發(fā)明（設(shè)計(jì)）人: 孫偉振;王立盟;袁方;趙玲
• 申請(qǐng)（專利權(quán)）人: 華東理工大學(xué)
• 主分類號(hào): G16C10/00
• 分類號(hào): G16C10/00
• 代理公司: 北京盛詢知識(shí)產(chǎn)權(quán)代理有限公司 11901
• 代理人: 袁善民

1.一種精間苯二甲酸結(jié)晶過程的動(dòng)力學(xué)模型建模方法，其特征在于，包括以下步驟，

設(shè)計(jì)結(jié)晶實(shí)驗(yàn)，采用間歇?jiǎng)討B(tài)法測量獲取結(jié)晶動(dòng)力學(xué)相關(guān)參數(shù)；

構(gòu)建結(jié)晶動(dòng)力學(xué)模型，并對(duì)所述結(jié)晶動(dòng)力學(xué)模型中的參數(shù)進(jìn)行擬合；

基于所述結(jié)晶動(dòng)力學(xué)相關(guān)參數(shù)與所述擬合后的結(jié)晶動(dòng)力學(xué)模型，獲取晶體成核動(dòng)力學(xué)和生長動(dòng)力學(xué)參數(shù)；

基于所述晶體成核動(dòng)力學(xué)和生長動(dòng)力學(xué)參數(shù)獲得晶體特征隨結(jié)晶時(shí)間的變化規(guī)律，完成精間苯二甲酸的結(jié)晶動(dòng)力學(xué)建模方法。

2.根據(jù)權(quán)利要求1所述的精間苯二甲酸結(jié)晶過程的動(dòng)力學(xué)模型建模方法，其特征在于，

所述結(jié)晶實(shí)驗(yàn)中，母液為預(yù)配制的PIA、3-CBA和水的混合物。

3.根據(jù)權(quán)利要求2所述的精間苯二甲酸結(jié)晶過程的動(dòng)力學(xué)模型建模方法，其特征在于，

所述PIA與水的比例為1：5-1：9；

所述3-CBA的質(zhì)量濃度為350-1200ppm。

4.根據(jù)權(quán)利要求3所述的精間苯二甲酸結(jié)晶過程的動(dòng)力學(xué)模型建模方法，其特征在于，

所述結(jié)晶實(shí)驗(yàn)中的反應(yīng)過程溫度變化區(qū)為220-150℃。

5.根據(jù)權(quán)利要求4所述的精間苯二甲酸結(jié)晶過程的動(dòng)力學(xué)模型建模方法，其特征在于，

所述結(jié)晶實(shí)驗(yàn)中的降溫結(jié)晶過程中的攪拌速率為100-200ppm。

6.根據(jù)權(quán)利要求1所述的精間苯二甲酸結(jié)晶過程的動(dòng)力學(xué)模型建模方法，其特征在于，

所述結(jié)晶動(dòng)力學(xué)模型包括成核項(xiàng)方程與生長項(xiàng)方程。

7.根據(jù)權(quán)利要求6所述的精間苯二甲酸結(jié)晶過程的動(dòng)力學(xué)模型建模方法，其特征在于，

基于晶體經(jīng)典成核理論構(gòu)建所述成核項(xiàng)方程B，所述成核項(xiàng)方程B的表達(dá)式為：

其中，A為成核過程的速率常數(shù)，σ為表面張力，V_m為晶體的摩爾體積，R為氣體常數(shù)，T為溫度，S為溶液過飽和度比；

基于冪律型的生長動(dòng)力學(xué)方程構(gòu)建所述生長項(xiàng)方程G，所述生長項(xiàng)方程G表達(dá)式為：

其中，k為生長過程的速率常數(shù)，g為生長級(jí)數(shù),E_g為生長過程活化能。

8.根據(jù)權(quán)利要求7所述的精間苯二甲酸結(jié)晶過程的動(dòng)力學(xué)模型建模方法，其特征在于，

所述結(jié)晶動(dòng)力學(xué)模型中的參數(shù)為精間苯二甲酸平衡濃度；

對(duì)所述精間苯二甲酸平衡濃度進(jìn)行擬合的方法包括：

采用Apelblat方程對(duì)所述精間苯二甲酸平衡濃度進(jìn)行擬合，并利用三階矩?fù)Q算；

其中，所述Apelblat方程為：

其中，w為質(zhì)量溶解度，T為溶液溫度；

所述換算后的表達(dá)式為：

其中，w為質(zhì)量溶解度，w_ini為質(zhì)量溶解度初值，m₃為三階矩，單位為m³/kg；ρ_c為PIA的密度，單位為kg/m³；ρ_L為溶劑的密度，單位為kg/m³，K_V為變異系數(shù)，單位為kg/kg。

9.根據(jù)權(quán)利要求1所述的精間苯二甲酸結(jié)晶過程的動(dòng)力學(xué)模型建模方法，其特征在于，

所述晶體動(dòng)力學(xué)相關(guān)參數(shù)為:

Θ＝{A，σ，k，E_g，g，L₀}；

其中，A為成核過程的速率常數(shù)，g為生長級(jí)數(shù),k為生長過程的速率常數(shù)，E_g為生長過程活化能，L₀為臨界晶體半徑，σ為表面張力。

10.根據(jù)權(quán)利要求8所述的精間苯二甲酸結(jié)晶過程的動(dòng)力學(xué)模型建模方法，其特征在于，

獲取所述晶體成核動(dòng)力學(xué)和生長動(dòng)力學(xué)參數(shù)的方法為：

將所述結(jié)晶動(dòng)力學(xué)相關(guān)參數(shù)帶入所述擬合后的結(jié)晶動(dòng)力學(xué)模型中，并采用無約束最優(yōu)化方法構(gòu)建目標(biāo)函數(shù)，獲取所述晶體成核動(dòng)力學(xué)和生長動(dòng)力學(xué)參數(shù)；

所述目標(biāo)函數(shù)表達(dá)式為：

其中，N_e為實(shí)驗(yàn)點(diǎn)總數(shù)，N_j為矩量總數(shù)，m_i,j為各階矩，變量m_i,j和分別為測量和預(yù)測的各階矩量。