표면 핵 생성의 준 안정영역 동적 거동에 근거한 최적 냉각 곡선: KCl 회분 냉각 결정에서의 응용
Optimal cooling curve based on meta-stable limit dynamics of surface nucleation : Practical application of batch cooling crystallization for potassium chloride(KCl)
- 주제(키워드) batch cooling crystallization , optimal cooling , potassium chloride , dynamic modeling of meta-stable limit , meta-stable limit
- 발행기관 서강대학교 대학원
- 지도교수 이광순
- 발행년도 2009
- 학위수여년월 2009. 8
- 학위명 석사
- 학과 일반대학원 화공생명공학과
- 실제URI http://www.dcollection.net/handler/sogang/000000045437
- 본문언어 한국어
- 저작권 서강대학교의 논문은 저작권에 의해 보호받습니다
초록/요약
냉각 결정화에 있어서 냉각 전략은 최종 결정 생산물의 특성에 많은 영향을 주게 되며, 그로 인하여 냉각 전략은 냉각 결정화 공정에 있어서 고려되어야 할 매우 중요한 인자라고 할 수 있다. 이 연구의 목적은 주어진 계 내에서의 준 안정영역 동적 거동을 예측하고, 주어진 조건에서 가장 최적화된 냉각 전략을 제시하는 것이다. 고안된 준 안정영역 모델을 제안하여 실험을 통한 KCl의 준 안정영역의 유동성향을 파악하고 결정 성장 모델을 통하여 용액 내부의 농도 변화 및 결정 성장을 예측하였다. 이로부터 준 안정영역을 침범하지 않는 범위 내에서 결정을 성장 시키기 위한 공정의 운전 영역을 확립시킬 수 있었으며, 또한 농도변화 예측에 따른 결정 성장 형태의 예측에 대해서도 정해진 모델의 최적 매개변수 값을 구하고 제안된 모델들을 이용하여 최적화된 형태의 운전 방법을 냉각 곡선의 형태로 제시할 수 있었다. 이렇게 구한 최적 냉각 곡선을 실제 반응기에 적용하고 그 결과를 다른 냉각 곡선 및 냉각 전략들과 비교하여 최적 냉각 곡선의 성능이 다른 냉각 전략들에 비해 좋음을 검증하였다.
more초록/요약
In cooling crystallization process, it is important that we get an adequate cooling scenario because of the characteristics of this final crystal product. The goal of this research is to predict the dynamics of meta-stable limit and to present the optimum cooling strategy in given conditions. We confirmed dynamics of meta-stable limit of KCl from related experiments through proposed meta-stable limit dynamic model and we could predict the variation of concentration in solution and crystal growth through the model of crystal growth rate. From this fact, the operation region which does not violate meta-stable limit in order to grow the injected seed would be established and optimal parameter of model for crystal growth is estimated. So, we obtained optimum cooling curve in the form cooling rate or temperature through proposed model. The fact that the performance of this optimum cooling strategy which is calculated using the solution of optimization problem is more effective than any other cooling strategies is verified through application for each cooling strategy.
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