[发明专利]一种精间苯二甲酸结晶过程的动力学模型建模方法

说明书

本发明公开一种精间苯二甲酸结晶过程的动力学模型建模方法，包括以下步骤：设计结晶实验，采用间歇动态法测量获取结晶动力学参数；构建结晶动力学模型，并对所述结晶动力学模型中的参数进行拟合；基于所述结晶动力学参数与所述拟合后的结晶动力学模型，获取晶体成核动力学和生长动力学参数；基于所述晶体成核动力学和生长动力学参数获得晶体特征随结晶时间的变化规律，完成精间苯二甲酸的结晶动力学建模方法。本发明建立的结晶动力学模型为构建工业结晶反应器提供数学支撑，对PIA工业化发展有重要价值。

技术领域

本发明属于化学反应工程技术领域，尤其涉及一种精间苯二甲酸结晶过程的动力学模型建模方法。

背景技术

间苯二甲酸(Iso-phthaic Acid,PIA)是一种发展较快的有机化工中间体原料，具有较强的耐热性、耐水解性和耐化学性，可发生聚合、加氢、卤化等反应。快速发展的建筑行业与人民生活水平的不断改善，提高了以PIA为原料制备的高级聚酯涂料、不饱和聚酯、建材、玻璃钢制品及卫生洁具等用品的需求量。我国的共聚酯市场仍处于开发阶段，但未来市场用品高档化的发展趋势与研发技术的进步必然会使共聚酯向高档化涤纶面料、食品包装、耐热型聚酯瓶等领域发展。国内对于PIA类醇酸树脂高性能油漆涂料的制备目前还处于起步阶段，用 PIA代替苯酐不仅增强了涂料性能，还节省大量的原料成本，适应绿色环保需求的发展。另外，制备PIA的原料MX在石化领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，因此可通过MX氧化法为聚酯工业提供优质低廉的原料 PIA。

目前我国PIA的产量还很小，仅有可数的几家生产厂家，1999 年，燕山石油化工公司成功将该厂年产3.6万吨的PTA生产装置改制成PIA生产装置，生产能力达到2.5万吨/年，后经扩能改造至年产5万吨。

随着聚酯工业的快速发展，市场对PTA(对苯二甲酸)的需求量一直加大，国内的PTA生产装置得到迅速扩张，然而，近几年PTA的供应量远大于需求量，市场需求逐渐达到饱和。目前，国内外PTA的市场情况不容乐观，促使一些PTA生产厂家开始向PIA生产转型，寻求更大的利益空间，同时也保证了PTA生产装置的正常运行。

工业上生产间苯二甲酸通常为液相氧化法。原料间二甲苯MX经氧化得到粗间苯二甲酸CIA，液相主体为醋酸，氧化产物经由精制过程，如结晶、加氢、干燥等除去其中的杂质，最终得到产品。粗间苯二甲酸通过液相氧化法制得，但后续的精制环节需要更换新溶剂，因此需要通过结晶过程使间苯二甲酸从醋酸溶剂中析出。在此过程中，通过建立结晶动力学模型，可以很好的反映结晶过程随时间的变化，并且可以预测温度等条件对于结晶的影响。良好的结晶动力学模型可以为构建工业结晶反应器提供数学支撑，对PIA工业化发展有重大意义。

发明内容

为了克服上述问题中的不足，本发明提供了一种精间苯二甲酸的结晶动力学建模方法，为构建工业结晶反应器提供数学支撑。

为实现上述目的，本发明提供了一种精间苯二甲酸的结晶动力学建模方法，包括以下步骤：

设计结晶实验，采用间歇动态法测量获取结晶动力学相关参数；

构建结晶动力学模型，并对所述结晶动力学模型中的参数进行拟合；

基于所述结晶动力学相关参数与所述拟合后的结晶动力学模型，获取晶体成核动力学和生长动力学参数；

基于所述晶体成核动力学和生长动力学参数获得晶体特征随结晶时间的变化规律，完成精间苯二甲酸的结晶动力学建模方法。

可选地，所述结晶实验中，母液为预配制的PIA、3-CBA和水的混合物。

可选地，所述PIA与水的比例为1：5-1：9；

所述3-CBA的质量浓度为350-1200ppm。

可选地，所述结晶实验中的反应过程温度变化区为220-150℃。