导　　师： 王学重

授予学位： 博士

作　　者： ;

机构地区： 华南理工大学

摘　　要： 结晶作为能够以低成本获取高附加值产品的单元操作,在医药、化工、精细化工、材料、食品、能源和军事等工业领域的应用非常广泛。在定义晶体产品质量的时候,晶体尺寸分布(或称粒度分布)(crystal size distribution,CSD)是最关键的指标之一,其中,晶体的尺寸通常定义为其等体积球的当量直径。这种做法显然忽略了非常重要的晶体颗粒的形貌信息。而晶体形貌对晶体产品的流动性、堆积密度、溶解速率、稳定性等重要性质以及下游操作,如过滤、贮存等的效率有重要影响。科技和工业水平的快速发展以及人们对产品质量要求的不断提升,无疑对结晶过程产品质量的控制提出了更高要求。仅仅获得符合规定的CSD要求的晶体产品已经难以满足工业界对结晶过程质量优化和控制的需求。而对晶体产品形貌及形貌分布(crystal shape distribution,CShD)的需求对工业结晶优化和质量控制提出了更高的要求。基于上述观点,本研究的目的是实现以晶体种群的CShD为目标的结晶过程模拟和优化的方法。确定了为实现此一目标需要填补的研究空白并提出了新方法和技术填补了这些空白:提出了一个系统化的方法,并结合选取的目标物系——硝酸钠水溶液的结晶过程进行了展示和验证。本研究首先提出并设计构建了一个单晶体面生长动力学测量系统,成功测量了硝酸钠晶体的面生长动力学。然后,建立了一个适用于硝酸钠结晶过程的基于晶体形貌的群体粒数衡算模型(morphological population balance model,MPBM)。在该模型中,硝酸钠晶体的形貌被定量描述为晶体几何中心到每个独立晶面的法向距离。此种做法可以将硝酸钠晶体的多维粒度分布,即形状分布,纳入结晶过程模拟和优化的目标中,相对于传统的以CSD为目标的结晶过程优化是一大进步。然后,利用该模型,以晶体种群的CShD为优化�

关 键 词： 过程模拟优化 粒数衡算模型 面生长动力学 形貌分布 硝酸钠

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