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Keywords:

  • crystallization;
  • optimal control;
  • dynamic programming;
  • batch control

Abstract

This is the first comprehensive study on the optimization of seed distribution in a crystallization process. For a batch crystallizer, a dynamic programming formulation optimizes a property of the product crystals over the supersaturation profile and the seed characteristics, namely the mean size of the seed crystals, the seed mass, and the width of the seed distribution. Three optimization objectives are considered: (1) weight mean size, (2) coefficient of variation, and (3) the ratio of the nucleated crystal mass to seed crystal mass. Different objectives lead to substantially different optimal seed distributions. It is shown that optimizing over the seed distribution can have a larger effect on the product crystal size distribution than optimizing over the supersaturation profile.

C'est la première étude complète sur l'optimisation de la distribution des semences dans un procédé de cristallisation. Pour un cristalliseur discontinu, une formulation de programmation dynamique optimise une propriété des cristaux du produit en fonction du profil de sursaturation et des caractéristiques des semences, à savoir la taille moyenne des cristaux de semences, la masse des semences et la largeur de la distribution des semences. Trois objectifs d'optimisation sont considérés: (1) le poids moyen, (2) le coefficient de variation et [LEFTWARDS ARROW]3) le rapport entre la masse de cristaux nucléés/germinés et la masse de cristaux de semences. Différents objectifs conduisent à des distributions de semences optimales substantiellement différentes. On montre que l'otpimisation de la distribution de semences peut avoir un effet plus important sur la distribution de taille des cristaux de produit que l'optimisation en fonction du profil de sursaturation.