[發(fā)明專利]一種精間苯二甲酸結晶過程的動力學模型建模方法

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• 申請日: 2021-12-31
• 公開（公告）號: CN114334020A
• 公開（公告）日: 2022-04-12
• 發(fā)明（設計）人: 孫偉振;王立盟;袁方;趙玲
• 申請（專利權）人: 華東理工大學
• 主分類號: G16C10/00
• 分類號: G16C10/00
• 代理公司: 北京盛詢知識產權代理有限公司 11901
• 代理人: 袁善民

本發(fā)明公開一種精間苯二甲酸結晶過程的動力學模型建模方法，包括以下步驟：設計結晶實驗，采用間歇動態(tài)法測量獲取結晶動力學參數(shù)；構建結晶動力學模型，并對所述結晶動力學模型中的參數(shù)進行擬合；基于所述結晶動力學參數(shù)與所述擬合后的結晶動力學模型，獲取晶體成核動力學和生長動力學參數(shù)；基于所述晶體成核動力學和生長動力學參數(shù)獲得晶體特征隨結晶時間的變化規(guī)律，完成精間苯二甲酸的結晶動力學建模方法。本發(fā)明建立的結晶動力學模型為構建工業(yè)結晶反應器提供數(shù)學支撐，對PIA工業(yè)化發(fā)展有重要價值。

技術領域

本發(fā)明屬于化學反應工程技術領域，尤其涉及一種精間苯二甲酸結晶過程的動力學模型建模方法。

背景技術

間苯二甲酸(Iso-phthaic Acid,PIA)是一種發(fā)展較快的有機化工中間體原料，具有較強的耐熱性、耐水解性和耐化學性，可發(fā)生聚合、加氫、鹵化等反應。快速發(fā)展的建筑行業(yè)與人民生活水平的不斷改善，提高了以PIA為原料制備的高級聚酯涂料、不飽和聚酯、建材、玻璃鋼制品及衛(wèi)生潔具等用品的需求量。我國的共聚酯市場仍處于開發(fā)階段，但未來市場用品高檔化的發(fā)展趨勢與研發(fā)技術的進步必然會使共聚酯向高檔化滌綸面料、食品包裝、耐熱型聚酯瓶等領域發(fā)展。國內對于PIA類醇酸樹脂高性能油漆涂料的制備目前還處于起步階段，用 PIA代替苯酐不僅增強了涂料性能，還節(jié)省大量的原料成本，適應綠色環(huán)保需求的發(fā)展。另外，制備PIA的原料MX在石化領域里的蒸汽裂解汽油、催化重整油中大量存在，且MX在二甲苯(PX、MX、OX)中的含量最高，因此可通過MX氧化法為聚酯工業(yè)提供優(yōu)質低廉的原料 PIA。

目前我國PIA的產量還很小，僅有可數(shù)的幾家生產廠家，1999 年，燕山石油化工公司成功將該廠年產3.6萬噸的PTA生產裝置改制成PIA生產裝置，生產能力達到2.5萬噸/年，后經(jīng)擴能改造至年產5萬噸。

隨著聚酯工業(yè)的快速發(fā)展，市場對PTA(對苯二甲酸)的需求量一直加大，國內的PTA生產裝置得到迅速擴張，然而，近幾年PTA的供應量遠大于需求量，市場需求逐漸達到飽和。目前，國內外PTA的市場情況不容樂觀，促使一些PTA生產廠家開始向PIA生產轉型，尋求更大的利益空間，同時也保證了PTA生產裝置的正常運行。

工業(yè)上生產間苯二甲酸通常為液相氧化法。原料間二甲苯MX經(jīng)氧化得到粗間苯二甲酸CIA，液相主體為醋酸，氧化產物經(jīng)由精制過程，如結晶、加氫、干燥等除去其中的雜質，最終得到產品。粗間苯二甲酸通過液相氧化法制得，但后續(xù)的精制環(huán)節(jié)需要更換新溶劑，因此需要通過結晶過程使間苯二甲酸從醋酸溶劑中析出。在此過程中，通過建立結晶動力學模型，可以很好的反映結晶過程隨時間的變化，并且可以預測溫度等條件對于結晶的影響。良好的結晶動力學模型可以為構建工業(yè)結晶反應器提供數(shù)學支撐，對PIA工業(yè)化發(fā)展有重大意義。

發(fā)明內容

為了克服上述問題中的不足，本發(fā)明提供了一種精間苯二甲酸的結晶動力學建模方法，為構建工業(yè)結晶反應器提供數(shù)學支撐。

為實現(xiàn)上述目的，本發(fā)明提供了一種精間苯二甲酸的結晶動力學建模方法，包括以下步驟：

設計結晶實驗，采用間歇動態(tài)法測量獲取結晶動力學相關參數(shù)；

構建結晶動力學模型，并對所述結晶動力學模型中的參數(shù)進行擬合；

基于所述結晶動力學相關參數(shù)與所述擬合后的結晶動力學模型，獲取晶體成核動力學和生長動力學參數(shù)；

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

可選地，所述結晶實驗中，母液為預配制的PIA、3-CBA和水的混合物。

可選地，所述PIA與水的比例為1：5-1：9；

所述3-CBA的質量濃度為350-1200ppm。

可選地，所述結晶實驗中的反應過程溫度變化區(qū)為220-150℃。