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溶析结晶过程的动态模拟

作　者: 张端科
导　师: 江燕斌
学　校: 华南理工大学
专　业: 化学工程
关键词: 溶析结晶结晶动力学模拟求解
分类号: TQ465
类　型: 硕士论文
年　份: 2011年
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内容摘要

溶析结晶是一种常用且非常有效的物质提纯和分离方法,具有操作温度低、设备简单、耗能低及效率高等优点,在工业上广泛应用,但在理论上还不成熟。本文以溶析结晶过程为研究对象,通过传统的实验技术手段与先进的计算机动态模拟计算相结合,对溶析结晶过程进行动态模拟和分析。本文首先基于郎伯比尔定律,采用OSC预处理过的UV-Vis光谱在283 nm处的吸收值作为R值,建立了蒿甲醚在乙醇-水溶剂体系的浓度预测模型;结合FBRM测定了蒿甲醚溶析结晶过程的动力学。本文借鉴冷却结晶过程质量衡算方程推导出了适合溶析结晶过程的质量衡算方程,在此基础上建立了溶析结晶过程的通用模型,并采用矩量变换法对溶析结晶过程动态模型进行求解;以NaCl-H₂O-C₂H₅OH体系和蒿甲醚-乙醇-水体系为实例,通过matlab软件对其溶析结晶过程进行了模拟计算,结果显示,NaCl在水-乙醇体系下的浓度、平均粒径及粒度分布计算值都与文献所报道的实验数据比较相符;但蒿甲醚在乙醇-水体系下的平均粒径计算值与实验值相比,由于动力学模型测定过程中存在的问题,发现其在前半段不太一致,但后半段相符得较好。两个体系的模拟计算都很好地验证了模型的准确性和可行性。本文可为溶析结晶过程的动态模拟和分析提供有益的理论参考。

全文目录

摘要  5-6
ABSTRACT  6-9
第一章绪论  9-20
  1.1 研究背景  9-11
    1.1.1 结晶过程动态模拟及质量控制的重要性  9-10
    1.1.2 溶析结晶技术的工业应用背景  10-11
  1.2 溶析结晶技术  11-15
    1.2.1 概述  11-12
    1.2.2 技术原理  12-13
    1.2.3 溶析结晶过程的影响因数  13-15
  1.3 溶析结晶的研究现状  15-17
  1.4 本论文的研究意义和研究内容  17-20
    1.4.1 研究意义  17-18
    1.4.2 研究内容  18-20
第二章蒿甲醚溶析结晶过程在线浓度检测及动力学研究  20-36
  2.1 蒿甲醚溶析结晶过程的在线浓度检测  20-29
    2.1.1 实验方法  21-22
    2.1.2 结果讨论  22-29
  2.2 蒿甲醚溶析结晶过程的动力学研究  29-34
    2.2.1 实验方法  29-30
    2.2.2 结果讨论  30-34
  2.3 本章小结  34-36
第三章溶析结晶过程建模及求解  36-45
  3.1 溶析结晶过程建模  36-38
    3.1.1 粒数衡算方程  36-37
    3.1.2 溶质质量衡算方程  37-38
    3.1.3 能量衡算方程  38
  3.2 溶解度模型  38
  3.3 结晶动力学模型  38-40
  3.4 求解方法概述  40-42
    3.4.1 解析法  40
    3.4.2 矩量变换法  40
    3.4.3 分级离散法  40-41
    3.4.4 正交配置法与有限元正交配置法  41-42
    3.4.5 蒙特-卡洛方法  42
  3.5 模型求解  42-44
    3.5.1 求解方法  42-43
    3.5.2 求解策略  43-44
  3.6 本章小结  44-45
第四章案例研究  45-58
  4.1 NaCl-H_2O-C_2H_5OH 体系的动态模拟  45-53
    4.1.1 反溶剂添加速率为1.64 mL·min~(-1) 时计算结果及讨论  45-51
    4.1.2 反溶剂添加速率为3.23 mL·min~(-1) 时计算结果及讨论  51-53
  4.2 蒿甲醚溶析结晶过程的模型化  53-57
    4.2.1 蒿甲醚溶析结晶过程模拟  53-55
    4.2.2 蒿甲醚溶析结晶过程模拟问题分析  55-57
  4.3 本章小结  57-58
结论  58-59
参考文献  59-64
攻读硕士学位期间发表的相关学术论文  64-65
致谢  65-66
附件  66

溶析结晶过程的动态模拟

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