用于六氟磷酸锂制备的流体循环反应控制系统及其方法技术方案

本申请涉及六氟磷酸锂智能化制备领域，其具体地公开了一种用于六氟磷酸锂制备的流体循环反应控制系统及其方法，其采用基于深度学习的人工智能检测技术，以通过时序编码器来挖掘LiF

【技术实现步骤摘要】
用于六氟磷酸锂制备的流体循环反应控制系统及其方法


[0001]本申请涉及六氟磷酸锂智能化制备领域，且更为具体地，涉及一种用于六氟磷酸锂制备的流体循环反应控制系统及其方法。

技术介绍

[0002]六氟磷酸锂（LiPF6）是锂离子电池电解液的关键原料，由于其诸多优良特性，成为高性能电池首选原料，广泛应用于3C、动力电池及储能等领域。
[0003]目前六氟磷酸锂最广泛的工业化制备方法是溶剂法。现有溶剂法是将氟化锂溶解在无水氟化氢中形成LiF
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HF溶液，通入高纯五氟化磷气体进行反应，母液经过低温结晶、固液分离、干燥等工序得到六氟磷酸锂产品。虽然溶剂法产出的产品纯度高且成本较低，但合成反应PF5（气体）+LiF（溶于无水氟化氢的液体）
→
LiPF6属于多相反应，反应效率受到五氟化磷在气相中、气液界面、液相中传质速率以及反应速率的影响，因而反应效率和物料利用率受到限制，导致单位时间内PF5与LiF的反应过慢，且部分LiF未能充分反应，未反应LiF夹带入产品中，影响了六氟磷酸锂的纯度。
[0004]液体循环雾化合成技术为解决上述技术问题提供了一种方法，其将LiF
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HF溶液通过雾化喷头雾化，形成类似气体的极小液滴；同时，LiF
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HF溶液一直处于高速流动状态，加大其与PF5（气体）的接触反应面，避免出现反应死区现象，在全流场状态下反应更充分。而在实际采用液体循环雾化合成技术制备六氟磷酸锂的过程中，雾化喷头的磨损、故障或者LiF
·r/>HF溶液供给量的变化会造成LiF
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HF溶液通过雾化喷头的流速产生变化，进而导致LiF
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HF溶液的流动状态也产生变化，于此同时，PF5气体的通入流速值也随气体通入设备性能和气体供给量的变化而变化，也就是说，在实际进行六氟磷酸锂的制备过程中，忽略了LiF
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HF溶液与PF5气体在进行化学反应时的协同性，从而降低LiF
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HF溶液和PF5气体的反应充分度，降低六氟磷酸锂制备效率和物料利用率。
[0005]因此，期待一种优化的用于六氟磷酸锂制备的流体循环反应控制方案。

技术实现思路

[0006]为了解决上述技术问题，提出了本申请。本申请的实施例提供了一种用于六氟磷酸锂制备的流体循环反应控制系统及其方法，其采用基于深度学习的人工智能检测技术，以通过时序编码器来挖掘LiF
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HF溶液的流速值和PF5气体的通入流速值的时序高维隐含关联特征分布，并建立两者之间的协同关联以进行分类处理。这样，基于LiF
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HF溶液的流速值和PF5气体的通入流速值之间的协同关联来实时且自适应地对于LiF
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HF溶液的流速值进行控制，以使得LiF
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HF溶液与PF5气体进行更为充分地反应，进而提高六氟磷酸锂制备效率和物料利用率。
[0007]相应地，根据本申请的一个方面，提供了一种用于六氟磷酸锂制备的流体循环反应控制系统，其包括：传感器数据接收模块，用于获取预定时间段内多个预定时间点的LiF
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HF溶液的流速值和所述多个预定时间点的PF5气体的通入流速值；传感器数据结构化
模块，用于将所述多个预定时间点的LiF
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HF溶液的流速值和所述多个预定时间点的PF5气体的通入流速值分别按照时间维度排列为液体流速输入向量和气体流速输入向量；流速时序特征提取模块，用于将所述液体流速输入向量和所述气体流速输入向量分别输入包含全连接层和一维卷积层的时序编码器以得到液体流速时序特征向量和气体流速时序特征向量；高斯关联模块，用于使用高斯密度图来融合所述液体流速时序特征向量和所述气体流速时序特征向量以得到协同特征矩阵；查询模块，用于以所述液体流速时序特征向量作为查询特征向量，计算其与所述协同特征矩阵之间的乘积以得到分类特征向量；响应性优化模块，用于基于所述液体流速时序特征向量，对所述分类特征向量进行特征响应优化以得到优化后分类特征向量；以及控制结果生成模块，用于将所述优化后分类特征向量通过分类器以得到分类结果，所述分类结果用于表示当前时间点的LiF
·
HF溶液的流速值应增大或应减小。
[0008]在上述用于六氟磷酸锂制备的流体循环反应控制系统中，所述流速时序特征提取模块，包括：全连接编码单元，用于使用所述时序编码器的全连接层以如下公式分别对所述液体流速输入向量和所述气体流速输入向量进行全连接编码以分别提取出所述液体流速输入向量和所述气体流速输入向量中各个位置的特征值的高维隐含特征，其中，所述公式为：，其中是所述液体流速输入向量或所述气体流速输入向量，是输出向量，是权重矩阵，是偏置向量，表示矩阵乘；以及，一维卷积编码单元，用于使用所述时序编码器的一维卷积层以如下公式分别对所述液体流速输入向量和所述气体流速输入向量进行一维卷积编码以分别提取出所述液体流速输入向量和所述气体流速输入向量中各个位置的特征值间的高维隐含关联特征，其中，所述公式为：其中，a为卷积核在x方向上的宽度、为卷积核参数向量、为与卷积核函数运算的局部向量矩阵，w为卷积核的尺寸，表示所述液体流速输入向量或所述气体流速输入向量，表示对所述液体流速输入向量或所述气体流速输入向量进行一维卷积编码。
[0009]在上述用于六氟磷酸锂制备的流体循环反应控制系统中，所述高斯关联模块，包括：高斯融合单元，用于计算所述液体流速时序特征向量和所述气体流速时序特征向量之间的融合高斯密度图，其中，所述融合高斯密度图的均值向量为所述液体流速时序特征向量和所述气体流速时序特征向量之间的按位置均值向量，所述融合高斯密度图的协方差矩阵为所述液体流速时序特征向量和所述气体流速时序特征向量中相应两个位置的特征值之间的方差；以及，高斯离散化单元，用于对所述融合高斯密度图中各个位置的高斯分布进行高斯离散化以得到所述协同特征矩阵。
[0010]在上述用于六氟磷酸锂制备的流体循环反应控制系统中，所述高斯融合单元，进一步用于：以如下公式来计算所述液体流速时序特征向量和所述气体流速时序特征向量之间的融合高斯密度图；其中，所述公式为： ，其中表示所述液体流速时序特征向量和所述气体流速时序特征向量之间的按位
气体进行更为充分地反应，进而提高六氟磷酸锂制备效率和物料利用率。
附图说明
[0017]通过结合附图对本申请实施例进行更详细的描述，本申请的上述以及其他目的、特征和优势将变得更加明显。附图用来提供对本申请实施例的进一步理解，并且构成说明书的一部分，与本申请实施例一起用于解释本申请，并不构成对本申请的限制。在附图中，相同的参考标号通常代表相同部件或步骤。
[0018]图1为根据本申请实施例的用于六氟磷酸锂制备的流体循环反应控制系统的应用场景图。
[0019]图2为根据本申请实施例的用于六氟磷酸锂制备的流体循环反应控制系统的框图。
[0020]图3为根据本申请实施例的用于本文档来自技高网...

【技术保护点】

【技术特征摘要】
1.一种用于六氟磷酸锂制备的流体循环反应控制系统，其特征在于，包括：传感器数据接收模块，用于获取预定时间段内多个预定时间点的LiF
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HF溶液的流速值和所述多个预定时间点的PF5气体的通入流速值；传感器数据结构化模块，用于将所述多个预定时间点的LiF
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HF溶液的流速值和所述多个预定时间点的PF5气体的通入流速值分别按照时间维度排列为液体流速输入向量和气体流速输入向量；流速时序特征提取模块，用于将所述液体流速输入向量和所述气体流速输入向量分别输入包含全连接层和一维卷积层的时序编码器以得到液体流速时序特征向量和气体流速时序特征向量；高斯关联模块，用于使用高斯密度图来融合所述液体流速时序特征向量和所述气体流速时序特征向量以得到协同特征矩阵；查询模块，用于以所述液体流速时序特征向量作为查询特征向量，计算其与所述协同特征矩阵之间的乘积以得到分类特征向量；响应性优化模块，用于基于所述液体流速时序特征向量，对所述分类特征向量进行特征响应优化以得到优化后分类特征向量；以及控制结果生成模块，用于将所述优化后分类特征向量通过分类器以得到分类结果，所述分类结果用于表示当前时间点的LiF
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HF溶液的流速值应增大或应减小。2.根据权利要求1所述的用于六氟磷酸锂制备的流体循环反应控制系统，其特征在于，所述流速时序特征提取模块，包括：全连接编码单元，用于使用所述时序编码器的全连接层以如下公式分别对所述液体流速输入向量和所述气体流速输入向量进行全连接编码以分别提取出所述液体流速输入向量和所述气体流速输入向量中各个位置的特征值的高维隐含特征，其中，所述公式为：，其中是所述液体流速输入向量或所述气体流速输入向量，是输出向量，是权重矩阵，是偏置向量，表示矩阵乘；以及一维卷积编码单元，用于使用所述时序编码器的一维卷积层以如下公式分别对所述液体流速输入向量和所述气体流速输入向量进行一维卷积编码以分别提取出所述液体流速输入向量和所述气体流速输入向量中各个位置的特征值间的高维隐含关联特征，其中，所述公式为：，其中，a为卷积核在x方向上的宽度、为卷积核参数向量、为与卷积核函数运算的局部向量矩阵，w为卷积核的尺寸，表示所述液体流速输入向量或所述气体流速输入向量，表示对所述液体流速输入向量或所述气体流速输入向量进行一维卷积编码。3.根据权利要求2所述的用于六氟磷酸锂制备的流体循环反应控制系统，其特征在于，所述高斯关联模块，包括：高斯融合单元，用于计算所述液体流速时序特征向量和所述气体流速时序特征向量之间的融合高斯密度图，其中，所述融合高斯密度图的均值向量为所述液体流速时序特征向量和所述气体流速时序特征向量之间的按位置均值向量，所述融合高斯密度图的协方差矩阵为所述液体流速时序特征向量和所述气体流速时序特征向量中相应两个位置的特征值之间的方差；以及高斯离散化单元，用于对所述融合高斯密度图中各个位置的高斯分布进行高斯离散化以得到所述协同特征矩阵。4.根据权利要求3所述的用于六氟磷酸锂制备的流体循环反应控制系统，其特征在于，所述高斯融合单元，进一步用于：以如下公式来计算所述液体流速时序特征向量和所述气
体流速时序特征向量之间的融合高斯密度图；其中，所述公式为：，其中表示所述液体流速时序特征向量和所述气体流速时序特征向量之间的按位置均值向量，且的每个位置的值表示所述液体流速时序特征向量和所述气体流速时序特征向量中各个位置的特征值之间的方差，表示所述融合高斯密度图。5.根据权利要求4所述的用于六氟磷酸锂制备的流体循环反应控制系统，其特征在于，所述响应性优化模块，进一步用于基于所述分类特征向量和所述液体流速时序特征向量以如下公式计算所述分类特征向量和所述液体流速时序特征向量的非相干稀疏响应融合特征以对所述分类特征向量进行优化以得到所述优化后分类特征向量；其中，所述公式为：其中表示所述分类特征向量，表示所述液体流速时序特征向量，和表示向量的一范数和二范数，为向量的长度，和分别表示向量乘积和向量点乘，且所有向量均为行向量形式，表示所述优化后分类特征向量。6.根据权利要求5所述的用于六氟...

【专利技术属性】
技术研发人员：傅艳琼，傅炜鹏，刘庭，
申请(专利权)人：福建省龙德新能源有限公司，
类型：发明
国别省市：