Управление периодической кристаллизацией
Контроль размеров кристаллов с использованием моделирования, управляемого данными
Периодическая кристаллизация охлаждением широко применяется для разделения химических и фармацевтических веществ высокой чистоты. Контроль размеров кристаллов, полученных подобным образом, может быть крайне важен для эффективности выполняемых далее операций.
Дэниел Гриффин (Daniel Griffin) из компании Amgen описывает новый метод, основанный на замкнутом цикле моделирования, с помощью которого можно контролировать средний размер кристаллов, получаемых в результате периодической кристаллизации охлаждением. Главное отличие метода — применяемая стратегия моделирования. Модель кристаллизации строится не на основе баланса числа частиц, а с помощью новых технологий машинного обучения, которые определяют эмпирическую модель динамики исходя непосредственно из данных измерений. Модель является низкоразмерной и может использоваться в сочетании с динамическим программированием для получения оптимальной политики управления с обратной связью, позволяющей получать кристаллы заданного среднего размера за определенный период. Приводятся результаты экспериментов, подтверждающие, что разработанная политика может быть применена для производства кристаллов желаемого среднего размера за указанный период времени.
Докладчик
Дэниел Гриффин (Daniel Griffin) получил степень бакалавра в Университете штата Огайо и двойную степень доктора наук (химические и биомолекулярные технологии) в Технологическом институте Джорджии. В Технологическом институте Джорджии под руководством Йошиаки Каваджири (Yoshiaki Kawajiri), Марты Гровер (Martha Grover) и Рональда Руссо (Ronald Rousseau) Дэн выполнил исследование использования кристаллизации для удаления нерадиоактивных солей из старых ядерных отходов. В процессе работы его основной областью интересов стало то, каким образом современные методы визуализации данных, машинного обучения и технологии динамического программирования можно использовать для понимания и контроля периодической кристаллизации охлаждением. Разработанные им стратегии изначально применялись для управления кристаллизацией солей из смоделированных растворов ядерных отходов. Данная работа была отмечена Департаментом энергетики США и получила награду за инновации в сфере технологий топливного цикла.
В настоящий момент Дэн работает старшим инженером в отделе разработки и проектирования процессов в компании Amgen в г. Таузенд-Окс, Калифорния.
Доступные
публикации
Griffin, D. J., Grover, M. A., Kawajiri, Y. and Rousseau, R. W. 2016. Data-Driven Modeling and Dynamic Programming Applied to Batch Cooling Crystallization. Industrial & Engineering Chemistry Research 55, 1361–1372.
Griffin, D. J., Grover, M. A., Kawajiri, Y. and Rousseau, R. W. 2015. Mass-Count Plots for Crystal Size Control. Chemical Engineering Science 137, 338–351.
Griffin, D. J., Kawajiri, Y., Grover, M. A. and Rousseau, R. W. 2015. Feedback Control of Multicomponent Salt Crystallization. Crystal Growth & Design 15, 305–317.
Griffin, D. J., Grover, M. A., Kawajiri, Y. and Rousseau, R. W. 2014. Robust Multicomponent IR-to-Concentration Model Regression. Chemical Engineering Science 116, 77–90.
Материалы конференций
Griffin, D. J., Tang, X., and Grover, M. A. Externally-Directing Self-Assembly with Dynamic Programming. 2016. Proceedings of American Control Conference (ACC), Boston, MA, pp. 3086–3091.
Griffin, D. J., Grover, M. A., Kawajiri, Y. and Rousseau, R. W. 2015. Combining ATR-FTIR and FBRM for Feedback on Crystal Size. American Control Conference (ACC), Chicago, IL.
Griffin, D. J., Grover, M. A. K., Yoshiaki and Rousseau, R. W. 2015. Controlled Crystallization of Salts from Nuclear Waste Solutions. Waste Management (WM) Conference, Phoenix, AZ.
Griffin, D. J., Grover, M. A., Kawajiri, Y. and Rousseau, R. W. 2014. Supersaturation Control During Fractional Crystallization. International Symposium on Industrial Crystallization (ISIC), Toulouse, France.
Griffin, D. J., Grover, M. A., Kawajiri, Y. and Rousseau, R. W. 2014. A Methodology for Monitoring Concentrations of Complex Waste Solutions. Waste Management (WM) Conference, Phoenix, AZ.