مدلسازی فرایند حلالیت ایبوپروفن در دی اکسید کربن فوق بحرانی – شیمی

مشخصات فایل

مقطع:کارشناسی ارشد
رشته تحصیلی:مهندسی شیمی
نوع ارائه:پایان نامه
تعداد صفحات:177
قالب بندی:word قابل ویرایش

نحوه خرید

مدلسازی فرایند حلالیت ایبوپروفن در دی اکسید کربن فوق بحرانی – شیمی

شما میتوانید تنها با یک کلید به راحتی فایل مورد نظر را دریافت کنید. 🙂

برای دسترسی به این فایل ابتدا باید اشتراک خریداری کنید. برای خرید اشتراک بر روی لینک زیر کلیک کنید.

ارتقاء عضویت

چکیده

فهرست مطالب

چکیده  ۱مقدمه ۲

فصل اول: کلیات فرایند حلالیت در سیال فوق بحرانی                                    ۴

۱-۱ مقدمه                                                                                       ۵

۱-۲ استفاده از سیال فوق بحرانی بعنوان حلال                                            ۶

۱-۳ استفاده از دی اکسید کربن فوق بحرانی بعنوان حلال ایبوپروفن                   ۸

۱-۴ خواص فیزیکوشیمیایی و ساختار شیمیایی ایبوپروفن و دی اکسید کربن         ۸

۱-۴-۱ خواص فیزیکو شیمیایی ایبوپروفن                                                 ۸

۱-۴-۲ خواص فیزیکو شیمیایی دی اکسید کربن                                         ۱۰

۱-۵ بیان اهداف                                                                              ۱۰

فصل دوم: تعیین حلالیت ایبوپروفن در دی اکسید کربن فوق بحرانی                ۱۲

۲-۱ مقدمه                                                                                     ۱۳

۲-۲ روشهای آزمایشگاهی تعیین حلالیت                                                 ۱۴

۲-۲-۱ روشهای استاتیک                                                                   ۱۴

۲-۲-۱-۱روش استاتیک تحلیلی                                                           ۱۴

۲-۲-۱-۲ روش استاتیک غیر تحلیلی                                                    ۱۵

۲-۲-۲ روشهای دینامیک                                                                   ۱۶

۲-۲-۲-۱ روش گردش مجدد فازی                                                        ۱۶

۲-۲-۲-۲ روش جریانی                                                                    ۱۷

۲-۳ روش آزمایش                                                                           ۱۸

۲-۳-۱ سیستم و روش نمونه گیری                                                        ۱۹

۲-۳-۲ روش پر کردن سلهای حلالیت                                                    ۲۲

۲-۳-۳ تعیین وزن نمونه                                                                   ۲۳

۲-۳-۴ محاسبات و نتایج                                                                   ۲۳

فصل سوم: مدلسازی ترمودینامیکی                                                      ۳۲

۳-۱ مقدمه                                                                                     ۳۳

۳-۲ حلالیت ایبوپروفن در دی اکسید کربن فوق بحرانی                               ۳۴

۳-۳ انتخاب معادلات حالت                                                                 ۳۷

۳-۳-۱ معادله حالت واندروالس                                                            ۳۷

۳-۳-۲ معادله حالت ردلیش- کوانگ                                                      ۳۸

۳-۳-۳ معادله حالت سو- ردلیش- کوانگ                                                ۳۸

۳-۳-۴ معادله حالت پنگ- رابینسون                                                      ۳۹

۳-۳-۵ معادله حالت استریجک- ورا                                                      ۴۰

۳-۳-۶ معادله حالت پتل- تجا- والدراما                                                   ۴۱

۳-۳-۷ معادله حالت پازوکی- قطبی- تقی خانی- دشتی زاده                            ۴۳

۳-۳-۸ فرمول بندی معادلات حالت                                                        ۴۴

۳-۴ انتخاب قوانین اختلاط و  قوانین ترکیب                                             ۴۶

۳-۴-۱ انتخاب قوانین اختلاط                                                              ۴۶

۳-۴-۲ انتخاب قوانین ترکیب                                                              ۴۷

۳-۴-۳ قانون اختلاط واندروالس برای مخلوط دو تایی                                 ۴۹

۳-۵ پارامترهای انطباق                                                                     ۵۰

۳-۶ ضریب تراکم پذیری                                                                   ۵۴

۳-۷ انتخاب تابع هدف                                                                       ۵۶

فصل چهارم: محاسبه ضریب فوگاسیته                                                   ۵۸

۴-۱ مقدمه                                                                                     ۵۹

۴-۲ استفاده از روش جدید محاسبه ضریب فوگاسیته برای معادلات حالت           ۶۱

۴-۳ محاسبه ضریب فوگاسیته ایبو پروفن در دی اکسید کربن فوق بحرانی         ۶۳

۴-۳-۱ محاسبه ضریب فوگاسیته برای معادله حالت ردلیش- کوانگ                 ۶۵

۴-۳-۲ محاسبه ضریب فوگاسیته برای معادله حالت سو- ردلیش- کوانگ           ۶۸

۴-۳-۳ محاسبه ضریب فوگاسیته برای معادله حالت واندروالس                      ۶۸

۴-۳-۴ محاسبه ضریب فوگاسیته برای معادله حالت پنگ- رابینسون                ۶۸

۴-۳-۵ محاسبه ضریب فوگاسیته برای معادله حالت استریجک- ورا                 ۶۹

۴-۳-۶ محاسبه ضریب فوگاسیته برای معادله حالت پازوکی…                       ۶۹

۴-۳-۷ محاسبه ضریب فوگاسیته برای معادله حالت پتل- تجا- والدراما              ۷۰

فصل پنجم: نتایج و بحث                                                                    ۷۱

۵-۱ مقدمه                                                                                     ۷۲

۵-۲ نتایج مدلهای ترمودینامیکی                                                           ۷۳

۵-۳ بررسی تاثیر خواص فیزیکی در پیش بینی مقادیر حلالیت                      ۷۵

۵-۴ بررسی تاثیر پارامترهای انطباق در پیش بینی مقادیر حلالیت                  ۸۰

۵-۵ مقایسه عملکرد معادلات حالت برای تطبیق داده های تجربی با مدل ترمودینامیکی ۸۶فصل ششم: نتیجه گیری و پیشنهادات       ۹۱

۶-۱ مقدمه                                                                                     ۹۲

۶-۲ نتایج کلی                                                                                ۹۲

۶-۳ پیشنهادات ۹۵پیوست ۱: برنامه مطلب     ۹۷

پیوست ۲ : روش یافتن ریشه های معادله درجه سه برای ضریب تراکم پذیری   ۱۰۹

منابع فارسی    ۱۱۱منابع لاتین         ۱۱۱سایتهای اطلاع رسانی     ۱۱۲

چکیده انگلیسی ۱۱۳

چکیده

در سالهای اخیر، استفاده از تکنولوژی سیال فوق بحرانی برای حـل مـشکلات موجـود در فراینـدهای صـنایع   داروئی افزایش یافته اس ت. حلالیت یک جامد در یک سیال فوق بحرانی، یکی از خواص مهمی است که بـرای  هر کاربردی از سیالات فوق بحرانی باید  مدلسازی و محاسبه گردد. در این تحقیق تلاش شده است که یـک  مدل ریاضی برای محاسبه حلالیت ایبوپروفن در دی اکسید کربن ارائه شود. در این تحقیق از روش دینامیک و تجهیزات موجود در پژوهشگاه صنعت نفت برای محاسـبه مقـادیر حلالیـت  ایبوپروفن در دی اکسیدکربن در دو دمای ۳۰ و  ۴۰ درجه سانتیگراد و محدوده فـشار  ۸۰ تـا  ۱۳۰ بـار اسـتفاده   شده است. همچنین از مقادیر مشابه ارائه شده توسط سایر محققان برای مقایسه بهره جسته ایم. برای چک نمودن دقت و سازگاری داده های تجربی بدست آمـده، از معادلـه منـدز  – سـانتیاگو  – تجـا کمـک   گرفته شده است  . مقادیر حلالیت با ۷ معادله حالت و دو قانون اختلاط تطابق داده شـده  انـد. معـادلات حالـت   عبارتند از : واندروالس، ردلیش – کوانگ،   سو-ردلیش- کوانگ، پنگ  – رابینسون، استریجک  – ورا، پتـل- تجـا-والدراما و پازوکی و دیگران. قوانین اختلاط نیز، قانون اختلاط واندروالس یک و دو پارامتری می باشند.

مدلسازی و تطابق داده ها با نرم افزار مطلب انجام شده  است. همچنین از سه گروه از خواص فیزیکی تخمـین  زده شد ه توسط سه متد مختلف   (جوبک، لیدرسن و امبروس) استفاده شده است. مقـادیر ایـن خـواص فیزیکـی توسط نرم افزاز Predict Plus 2000 بدست آمده اند. نتایج بدست آمـده بـر پایـه معـادلات حالـت، قـوانین       اختلاط و متد تخمین خواص فیریکی، مورد بحث و مقایسه قرار گرفته اند.

مقادیر پارا مترهای انطباق و مقادیر میانگین مطلق انحراف نسبی (%AARD) برای هـر سیـستم بدسـت آورده شده اس ت. نتایج نشان می دهند که در دماهای ۳۵ و ۴۵ درجه سانتیگراد، معادله حالت پازوکی و در دمـای  ۴۰درجه سانتگراد معادلات حالت پتل  – تجا- والدراما و واندروالس، هنگام استفاده از قـان ون اخـتلاط دو پـارامتری   واندروالس(vdw2)، از سایر معادلات حالت دقیق ترند. از آنالیز کامل نتایج می توان نتیجه گرفت کـه اسـتفاده از  vdw2 در همه معادلات حالت نتایج بهتری را نسبت به استفاده   از    vdw1 حاصل می کنـد . ایـن حقیقـت را   می توان به این شکل توضیح داد که کاربرد دو پارامتر انطباق قابل تنظیم، قدرت انعطاف پذیری معادله حالـت  برای فیت نمودن داده های آزمایشگاهی حلالیت را افزایش می دهـد . همچنـین مـی تـوان در اغلـب مـوارد استفاده از متد لیدرسن برای تخمین مقادیر حلالیت ایبوپروفن در دی اکسید کربن فوق بحرانـی را نـسبت بـه سایر متدها(جوبک و امبروس) توصیه نمود.

کلمات کلیدی : معادلاتحالت، قوانین اختلاط، حلالیت ایبوپروفن، دی اکـسید کـربن فـوق بحرانـی، ضـریب فوگاسیته

مقدمه
در دهه های اخیر استفاده از سیال فوق بحرانی و تکنولوژی آن در بسیاری از زمینـه هـا خـصوصا درصنایع داروئی، مورد توجه قرار گرفته است. دلیل این امر، در چند موضوع نهفته است[۱و۲]:
۱- قدرت بالای سیالات فوق بحرانی به عنوان حلال، کـه اسـتخراج از ترکیبـات چگـال را بـسیار بهبود می بخشد.
۲- امکان افزایش میزان حلالیت با تغییر در محدوده وسیعی از دما و فشار.
۳- خواص فیزیکی گاز گونه سیالات فوق بحرانی بـا توجـه بـه اینکـه کـه رفتـار دانـسیته در ایـن سیالات مشابه مایعات است.
۴- امکان استفاده از حلالهای غیر سمی که پساب سمی تولید نمی کنند.
۵- قیمت پایین حلال در فرایندهایی که از سیالات فوق بحرانی بعنوان حلال استفاده می کنند.
۶- امکان انجام عملیات در دماهای نسبتا پایین برای موادی که در دماهای بالا ناپایدارند.
تمامی موارد ذکر شده در بالا، شرایط ایده آل و مناسـبی را بـرای اسـتفاده از ایـن مـواد در فراینـدهایی نظیـر استخراج، خالص سازی و کریستالیزاسیون مواد داروئی حساس، فراهم می آورند. میزان حلالیت ماده حل شونده درسیال فوق بحرانی، مهمترین خاصیت ترموفیزیکی است که به عنـوان اولـین
پله در مدلسازی هر نوع عملیات در فاز سوپرکریتیکال، باید تعیین شود[۳].
مهمترین فاکتور موثر و نکته کلیدی در کیفیت فرایندهای استخراج سوپرکریتیکال از لحاظ فنـی و اقتـصادی،دقت داده های تعادلی برای حلالیت است. با اینحال داده های تجربی برای حلالیت بیـشتر مـواد دارویـی در سیالات فوق بحرانی(بخصوص دی اکسید کربن) بندرت موجود است. دلیـل ایـن کمبـود را مـی تـوان در دو
موضوع مهم خلاصه کرد: پیچیدگی و گران بودن تجهیزات و تکنیکهای موجود که زمان زیـاد و دقـت بـسیار بالایی را برای بدست آوردن نتایج درست می طلبد. ایـن موضـوع مـشکل دیگـری را در بحـث بررسـی ایـن فرایندها بوجود می آورد و آن عدم اطمینان به دقت نتایج و داده های آزمایـشگاهی گـزارش شـده در مقـالات است که باعث مشکل شدن بررسی این نتایج می شود[۱و۲].
٣ – پیش بینی فرایند حلالیت در سیالات فوق بحرانی بسیار مشکل است زیرا دقت مـدلهای موجـود بـرای شـبیه سازی و تخمین تعادلات حلالیت در تمامی شرایط عملیاتی کافی نبـوده و همچنـین دسترسـی بـه اطلاعـات مربوط به خواص فیزیکی بیشتر مواد داروئی محدود می باشد و در صورت موجود بـودن ایـن اطلاعـات، عـدم اطمینان در متد بکار رفته در تخمین این مقادیر، مشکل را دوچندان می کند. برای تخمین رفتار حلالیت در سیال فوق بحرانی و تخمـین خـواص ترمودینـامیکی بـا اسـتفاده از داده هـای
آزمایشگاهی، می توان از معادلات حالت به عنوان یک روشـی کـه اسـاس محکمـی از لحـاظ تئـوری دارنـد، استفاده نمود . در این صورت مجبور به استفادهاز قوانین اختلاط مناسب برای مـواد خـالص و قـوانین ترکیـب برای مخلوط سیال فوق بحرانی و ماده جامد مورد نظـر خـواهیم بـود. در قـوانین ترکیـب بـرای پـیش بینـی انحرافهای بوجود آمده از حالت آیده آل، خصوصا در موادی با سـاختار پیچیـده و مـواد قطبـی، از پارامترهـای انطباق استفاده می شود.  در این پروژه، فرایند حلالیت ایبوپروفن در دی اکسید کربن فوق بحرانی با استفاده از داده هـای آزمایـشگاهی توسط تعدادی از معادلات حالت درجه سه معمول و قوانین اختلاط واندروالس یک و دو پارامتری مورد بررسـی قرار گرفته و با یک مدل ریاضی که توسط نرم افزاز مطلبنوشته شده، مقدار بهینه پارامترهای انطبـاق بـرای قوانین اختلاط واندروالس در شرایط عملیاتی موجود بدست آورده شده اسـت. در انتهـا مقایـسه ای نیـز میـان نتایج بدست آمده در این پروژه و اطلاعات گزارش شده توسط سـایر محققـان بـرای ایبـوپروفن، انجـام شـده است.

نتیجه گیری
از آنچ ه تابحال در مورد حلالیت ایبوپروفن در دی اکسیدکربن بیان شده است، میتـوان یـک جمـع بنـدی بصورت زیر ارائه نمود:
۱٫ حلالیت ایبوپروفن در دی اکسیدکربن بشدت وابسته به دما و فشار است؛ بطوریکه در هر سه ایزوترم بررسی شده(۳۵oC، oC 40و ۴۵oC)، با افزایش فشار، میزان حلالیت هم بیشتر شـده اسـت امـا لازم بذکر است که این افزایش در همه ایزوترمها رفتار مشابهی از خود بروز نمی دهد. در دمای ۳۵oC بـا افزایش فشارتا ۱۱۰بار، شیب تندی را در نمـودار حلالیـت بـر حـسب فـشار مـشاهده مـی کنـیم؛ در فشارهای بالاتر از۱۱۰ بار روند افزایش حلالیت بتدریج کندتر میشود. بـرای دمـایoC 40 همـین اتفاق تکرار می شود با این تفاوت که روند کند شدن افزایش حلالیت در اثر افزایش فـشار، در فـشار های بالاتری رخ می دهد همانگونه که این مساله برای دمای۴۵oC هـم نـسبت بـه دمـایoC 40 صادق است بااین تفاوت که تا فشار حدود۱۰۰ بار روند افزایش حلالیت دراثر بالا رفتن فشار، بـسیار اندک بوده و شیب ملایمی را در نمودار حلالیت-فشار مشاهده خواهیم کرد.

 

نحوه خرید

دانلود رایگان فایل
شما میتوانید تنها با یک کلید به راحتی فایل مورد نظر را دریافت کنید. 🙂

برای دسترسی به این فایل ابتدا باید اشتراک خریداری کنید. برای خرید اشتراک بر روی لینک زیر کلیک کنید.

ارتقاء عضویت

در صورت بروز هر گونه مشکل در روند خرید اینترنتی، بخش پشتیبانی کاربران آماده پاسخگویی به مشکلات و سوالات شما می باشد

راهنمای سایت

برخلاف سایت های دیگر که فایل ها را به صورت تکی می فروشند روال سایت ما این است که شما با عضویت در سایت ما میتوانید از تمام فایل های موجود استفاده کنید.

تمام مطالب سایت فقط برای اعضای سایت رایگان است.

نحوه عضویت در سایت

آخرین مطالب

مطالب مرتبط