مدلسازی فرایند حلالیت ایبوپروفن در دی اکسید کربن فوق بحرانی

اختصاصی از سورنا فایل مدلسازی فرایند حلالیت ایبوپروفن در دی اکسید کربن فوق بحرانی دانلود با لینک مستقیم و پر سرعت .

پایان نامه  کارشناسی بسیار کامل  با عنوان مدلسازی فرایند حلالیت ایبوپروفن در دی اکسید کربن فوق بحرانی آماده دانلود می باشد. 

تعداد صفحات 127

فرمت: PDF

چکیده

در سالهای اخیر، استفاده از تکنولوژی سیال فوق بحرانی برای حل مشکلات م و ج  و د در فرایندهای صنایع داروئی افزایش یافته اس ت. حلالیت یک جامد در یک سیال فوق بحرانی، یکی از خواص مهمی است که برای هر کاربردی از سیالات فوق بحرانی باید مدلساز ی و محاسبه گ ر د د . در این تحقیق تلاش شده است که یک 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 محاسبه مقادیر حلالیت ایبوپروفن در دی اکسیدکربن در دو دما ی 30 و 40 درجه سانتیگراد و محدوده فشار 80 تا 130 بار استفاده شده است. همچنین از مقادیر مشابه ارائه شده توسط سایر محققان برای مقایسه بهره جسته ایم.برای چک نمودن دقت و سازگاری داده های تجرب ی بدست آمده، از معادله م ن  د ز - سانتیاگو – تجا کمک گرفته شده اس ت . مقادیر حلالیت ب ا 7 معادله حالت و دو قانون اختلاط تطابق داده شده ا ن  د . معادلات حال ت عبارتند از : واندروالس، ردلیش - کوانگ، سو-ردلیش- کوانگ، پن گ - رابینسون، استریج ک - ورا، پت ل - تج ا- والدراما و پازوکی و دیگران. قوانین اختلاط نیز، قانون اختلاط واندروالس یک و دو پارامتری می باشند. مدلساز ی و تطابق داده ها با نرم افزار مطلب انجام شده ا س ت . همچنین از سه گروه از خواص فیزیکی تخمین زده شد ه توسط سه متد مختل ف (جوبک، لیدرسن و امبروس) استفاده شده است. مقادیر ای ن خواص فیزیک ی بدست آمده اند. نتایج بدست آمده بر پایه معادلات حالت، قوانی ن Predict Plus توسط نرم افزاز 2000 اختلاط و متد تخمین خواص فیریکی، مورد بحث و مقایسه قرار گرفته اند. برای هر سیستم بدست آورد ه (%AARD) مقادیر پارا مترهای انطبا ق و مقادیر میانگین مطلق انحراف نسبی شده است. نتایج نشان می دهند که در دماها ی 35 و 45 درجه سانتیگراد، معادله حالت پازوکی و در دمای 40درجه سانتگراد معادلات حالت پت ل - تجا- والدراما و واندروالس، هنگام استفاده از قان ون ا ختلاط دو پارامتر یاز سایر معادلات حالت دقیق تر ن د . از آنالیز کامل نتایج می توان نتیجه گرفت که است ف ا د ه ،(vdw واندروالس( 2 حاصل می کند . این حقیقت ر ا vdw در همه معادلات حالت نتایج بهتری را نسبت به استفاد ه ا ز 1 vdw از 2 می توان به این شکل توضیح داد که کاربر د د و پارامتر انطبا ق قابل تنظیم، قدرت انعطاف پذیری معادله حالت برای فیت نمودن داده های آزمایشگاهی حلالیت را افزایش می د ه  د . همچنین می توان در اغلب موا ر د ، استفاده از متد لیدرسن برای تخمین مقادیر حلالیت ایبوپروفن در دی اکسید کربن فوق بحران ی را نسب ت ب  ه سایر متدها(جوبک و امبروس) توصیه نمود.  

فهرست مطالب
عنوان مطالب شماره صفحه
چکیده 1
مقدمه 2
فصل اول: کلیات فرایند حلالیت در سیال فوق بحرانی 4
1-1 مقدمه 5
2-1 استفاده از سیال فوق بحرانی بعنوان حلال 6
3-1 استفاده از دی اکسید کربن فوق بحرانی بعنوان حلال ایبوپروفن 8
4-1 خواص فیزیکوشیمیایی و ساختار شیمیایی ایبوپروفن و دی اکسید کربن 8
1-4-1 خواص فیزیکو شیمیایی ایبوپروفن 8
2-4-1 خواص فیزیکو شیمیایی دی اکسید کربن 10
5-1 بیان اهداف 10
فصل دوم: تعیین حلالیت ایبوپروفن در دی اکسید کربن فوق بحرانی 12
1-2 مقدمه 13
2-2 روشهای آزمایشگاهی تعیین حلالیت 14
1-2-2 روشهای استاتیک 14
1-1-2-2 روش استاتیک تحلیلی 14
2-1-2-2 روش استاتیک غیر تحلیلی 15
2-2-2 روشهای دینامیک 16
1-2-2-2 روش گردش مجدد فازی 16
2-2-2-2 روش جریانی 17
3-2 روش آزمایش 18
1-3-2 سیستم و روش نمونه گیری 19
2-3-2 روش پر کردن سلهای حلالیت 22
3-3-2 تعیین وزن نمونه 23
4-3-2 محاسبات و نتایج 23
ز
فهرست مطالب
عنوان مطالب شماره صفحه
فصل سوم: مدلسازی ترمودینامیکی 32
1-3 مقدمه 33
2-3 حلالیت ایبوپروفن در دی اکسید کربن فوق بحرانی 34
3-3 انتخاب معادلات حالت 37
1-3-3 معادله حالت واندروالس 37
2-3-3 معادله حالت ردلیش- کوانگ 38
3-3-3 معادله حالت سو- ردلیش- کوانگ 38
4-3-3 معادله حالت پنگ- رابینسون 39
5-3-3 معادله حالت استریجک- ورا 40
6-3-3 معادله حالت پتل- تجا- والدراما 41
7-3-3 معادله حالت پازوکی- قطبی- تقی خانی- دشتی زاده 43
8-3-3 فرمول بندی معادلات حالت 44
4-3 انتخاب قوانین اختلاط و قوانین ترکیب 46
1-4-3 انتخاب قوانین اختلاط 46
2-4-3 انتخاب قوانین ترکیب 47
3-4-3 قانون اختلاط واندروالس برای مخلوط دو تایی 49
5-3 پارامترهای انطباق 50
6-3 ضریب تراکم پذیری 54
7-3 انتخاب تابع هدف 56
فصل چهارم: محاسبه ضریب فوگاسیته 58
1-4 مقدمه 59
2-4 استفاده از روش جدید محاسبه ضریب فوگاسیته برای معادلات حالت 61
3-4 محاسبه ضریب فوگاسیته ایبو پروفن در دی اکسید کربن فوق بحرانی 63
1-3-4 محاسبه ضریب فوگاسیته برای معادله حالت ردلیش- کوانگ 65
2-3-4 محاسبه ضریب فوگاسیته برای معادله حالت سو- ردلیش- کوانگ 68
3-3-4 محاسبه ضریب فوگاسیته برای معادله حالت واندروالس 68
ح
فهرست مطالب
عنوان مطالب شماره صفحه
4-3-4 محاسبه ضریب فوگاسیته برای معادله حالت پنگ- رابینسون 68
5-3-4 محاسبه ضریب فوگاسیته برای معادله حالت استریجک- ورا 69
6-3-4 محاسبه ضریب فوگاسیته برای معادله حالت پازوکی... 69
7-3-4 محاسبه ضریب فوگاسیته برای معادله حالت پتل- تجا- والدراما 70
فصل پنجم: نتایج و بحث 71
1-5 مقدمه 72
2-5 نتایج مدلهای ترمودینامیکی 73
3-5 بررسی تاثیر خواص فیزیکی در پیش بینی مقادیر حلالیت 75
4-5 بررسی تاثیر پارامترهای انطباق در پیش بینی مقادیر حلالیت 80
5-5 مقایسه عملکرد معادلات حالت برای تطبیق داده های تجربی با مدل ترمودینامیکی 86
فصل ششم: نتیجه گیری و پیشنهادات 91
1-6 مقدمه 92
2-6 نتایج کلی 92
3-6 پیشنهادات 95
پیوست 1 : برنامه مطلب 97
پیوست 2 : روش یافتن ریشه های معادله درجه سه برای ضریب تراکم پذیری 109
منابع فارسی 111
منابع لاتین 111
سایتهای اطلاع رسانی 112
چکیده انگلیسی 113
ط
فهرست اشکال
عنوان شکل شماره صفحه
1 تعیین موقعیت ناحیه فوق بحرانی در دیاگرام فازی دما- فشار 5 - شکل 1
2 دیاگرام فازی دانسیته- فشار برای دی اکسید کربن 7 - شکل 1
3 ساختار شیمیایی ایبوپروفن 9 - شکل 1
1 روشهای آزمایشگاهی استاتیک 15 - شکل 2
2 روشهای آزمایشگاهی دینامیک 17 - شکل 2
3 شماتیک سیستم آزمایشگاهی تعیین حلالی ت ایبوپروفن خالص در دی اکسی د - شکل 2
کربن فوق بحرانی
19
4 تصویر مارپیچ استیل 21 - شکل 2
5 نمائی ساده از ساختار سل حلالیت 22 - شکل 2
1 ساختار شیمیایی وگروههای عاملی ایبوپروفن 52 - شکل 3
ی
فهرست جداول
عنوان جدول شماره صفحه
1 خواص بحرانی برای سیالاتی که بطور عمده بعنوان سیال فوق بحرانی استفاده - جدو ل 1
می شوند
7
2 داده های فشار تصعید و حجم مولی ایبوپروفن 10 - جدول 1
3 داده های خواص فیزیکوشیمیایی برای ایبوپروفن توسط سه متد مختلف 10 - جدول 1
4 داده های خواص فیزیکوشیمیایی برای دی اکسید کربن 10 - جدول 1
1 مقادیر حلالیت اشباع ایپوبروفن د ر دی اکسیدکربن فوق بحرانی ب ص و رت کسر - جدول 2
80 بار - 40 با دامنه فشار 130 C˚ 35 و C˚ مولی جزء جامد دردو دمای ثابت
25
2 داده های حلالیت ایبوپروفن و انانتیومرهای آن در دی اکسید کربن ت و س  ط - جدول 2
فوستر و همکاران
26
40 C˚ 35 و C˚ 3 مقادیر چگالی دی اکسیدکربن فوق بحرانی خالص دردو دم ا ی - جدول 2
80 بار - با دامنه فشار 130
29
4 ثوابت رگراسیون بدست آمده ب رای داده های تجر بی این پ روژه و داده ه ا ی - جدول 2
40oC 35 و oC فوستر و همکاران توسط معادله مندز- سانتیاگو در
29
45 30- در معادله 3 d و e 1 مقادیر پارامترهای - جدول 3
45 32- 31 و 3 - در معادله 3 b و a 2 مقادیر پارامترهای - جدول 3
46 33- در معادله 3 Wc وWb ، Wa 3 مقادیر پارامترهای - جدول 3
52 58- در معادله 3 Di 4 مقادیر تخمین زده شده برای - جدول 3
5 نتایج گزارش شده فوستر و همکاران برای مقادیر بهینه سازی شده - جدول 3
توسط معادله حالت پن گ - رابینسون و قوانین اختلاط واندروالس در مدلسا ز ی k پارامتر 12
حلالیت ایبوپروفن در دی اکسید کربن
53
6 مقادیر گزارش شده سوسا و همکاران برای پارامترهای انطبا ق توسط سه معادله - جدول 3
حالت پنگ - رابینسون،سو - ردلیش - کوانگ و پت ل - تجا- والدراما و قو انین اختلاط یک و
دو پارامتری واندروالس
54
1 نتایج مدلسازی این پروژه برای حلالیت ایبوپروفن در دی اکسید کربن ف  و ق - جدول 5
با قوانین VW, RK, SRK, PR, SV, PTV, Pazuki بح رانی، توسط معادلات حالت
اختلاط واندروالس یک و دو پارامتری برای 3 گروه متفاوت از خواص فیریکی ایبوپروفن
73
2 نتایج مدلسازی فوستر وهمکارانش برای حلالیت ایبوپروفن در دی اکسید ک ر ب ن - جدول 5
با VW, RK, SRK, PR, SV, PTV, Pazuki فوق ب حرانی، توسط معادلات حال ت
قوانین اختلاط واند ر والس یک و دو پارامتری برا ی 3 گروه متفاوت از خواص فیریک ی
ایبوپروفن
74
ک
فهرست نمودارها
عنوان نمودار شماره صفحه
1 منحنی تغییرات نقطه ذوب ایبوپروفن نسبت به فشار 18 - نمودار 2
2 نتایج حلالیت ایبوپروفن در دی اکسید کربن فوق بحرانی ( این پروژه ) 27 - نمودار 2
3 نتایج حلالیت ایبوپروفن در دی اکسید کربن فوق بحرانی ( گزارش شده - نمودار 2
توسط فوستر و همکاران)
27
4 مقایسه نتایج حلالیت بدست آمده در این پروژه و نتایج گزارش شده توسط - نمودا ر 2
فوستر و همکاران در محدوده فشار 80 تا 130 بار
28
5 تطابق داده های تجربی حلالیت ایبوپروفن توسط معادله مند ز - سانتیاگ و- - نمودار 2
35oC تجا در
30
6 تطا بق داده های تج ربی حلالیت ایبوپرو فن توسط معادله من د ز - سانتیاگ و- - نمودار 2
40oC تجا در
30
برای متدهای بکار رفته در تخمین خو ا ص %AARD 1 مقایسه مقادی ر - نمودار 5
35 (داده های حلالیت توس ط oC فیزیکوشیمیایی برای معادلات حالت مخ تلف در دمای
این پروژه)
76
برای متدهای بکار رفته در تخمین خو ا ص %AARD 2 مقایسه مقادی ر - نمودار 5
35 (داده های حلالیت فوستر و oC فیزیکوشیمیایی برای معادلات حالت مختلف در دمای
همکاران)
76
برای متدهای بکا ر رفته در تخمین خوا ص %AARD 3 مقایسه مقادیر - نمودار 5
40 (داده های حلالیت توس ط oC فیزیکوشیمیایی برای معادلات حالت مختلف در دمای
این پروژه)
77
برای متدهای بکار رفته در تخمین خو ا ص %AARD 4 مقایسه مقادی ر - نمودار 5
40 (داده های حلالیت فوستر و oC فیزیکوشیمیایی برای معادلات حالت مختلف در دمای
همکاران)
77
برای متدهای بکار رفته در تخمین خو ا ص %AARD 5 مقایسه مقادی ر - نمودار 5
45 (داده های حلالیت فوستر و oC فیزیکوشیمیایی برای معادلات حالت مختلف در دمای
همکاران)
78
فوق بحرانی CO 6 مقادیر آزمایشگاهی این پروژه برای حلالیت ایبوپروفن در 2 - نمودار 5
و… PTV و منحنی تخمین زده شده در دمای 35 درجه سانتیگراد توسط معادله حالت
79
vdw و 2 vdw برای قوانین اختلاط 1 %AARD 7 مقایسه مقادیر - نمودار 5
35 (داده های حلالیت توسط این پروژه) oC برای معادلات حالت مختلف در دمای
81
برای vdw و 2 vdw برای قوانین اختلاط 1 %AARD 8 مقایسه مقادیر - نمودار 5
35 (داده های حلالیت توسط فوستر و همکاران) oC معادلات حالت مختلف در دمای
81
ل
vdw و 2 vdw برای قوانین اختلاط 1 %AARD 9 مقایسه مقادیر - نمودار 5
40 (داده های حلالیت توسط این پروژه) oC برای معادلات حالت مختلف در دمای
81
برای vdw و 2 vdw برای قوانین اختلا ط 1 %AARD 10 مقایسه مقادیر - نمودار 5
40 (داده های حلالیت توسط فوستر و همکاران) oC معادلات حالت مختلف در دمای
82
برای vdw و 2 vdw برای قوانین اختلاط 1 %AARD 11 مقایسه مقادی ر - نمودار 5
45 (داده های حلالیت توسط فوستر و همکاران) oC معادلات حالت مختلف در دمای
82
CO 12 مقادیر آزمایشگاهی فوستر و همکاران برای حلالیت ایبوپروف ن د ر 2 - نمودار 5
فوق بحران ی و منحنی تخمین زده شده در دما ی 40 درجه سانتیگراد توسط معادله حال ت
برای سه گروه از خواص فیزیکو شیمیایی ایبوپروفن vdw و 1 PTV
83
CO 13 مقادیر آزمایشگاهی فوستر و همکاران برا ی ح لالیت ایبوپروفن د ر 2 - نمودار 5
فوق بحران ی و منحنی تخمین زده شده در دما ی 40 درجه سانتیگراد توسط معادله حال ت
برای سه گروه از خواص فیزیکو شیمیایی ایبوپروفن vdw و 2 PTV
83
14 مقادیر آزمایشگاهی این پروژه و منحنی ت خمین زده شده در دما ی 40 درجه - نمودار 5
Set با استفاده از 1 vdw و 2 vdw برای 1 RK سانتیگرادتوسط معادله حالت
84
15 مقادیر آزمایشگاهی این پروژه و منحنی ت خمین زده شده در دما ی 40 درجه - نمودار 5
Set با استفاده از 2 vdw و 2 vdw برای 1 RK سانتیگرادتوسط معادله حالت
84
16 مقادیر آزمایشگاهی این پروژه و منحنی تخمین زده ش ده در دمای 40 درجه - نمودار 5
Set با استفاده از 3 vdw و 2 vdw برای 1 RK سانتیگرادتوسط معادله حالت
84
VW 35 توسط معادله حال ت oC 17 مقادیر آزمایشگاهی این پروژه در دما ی - نمودار 5
Set با استفاده از 2 vdw و 2 vdw برای 1
85
PR 35 تو سط معادله حال ت oC 18 مقادیر آزمایشگاهی این پروژه در دما ی - نمودار 5
Set با استفاده از 2 vdw و 2 vdw برای 1
85
SRK 35 توسط معادله حال ت oC 19 مقادیر آزمایشگاهی این پروژه در دما ی - نمودار 5
Set با استفاده از 2 vdw و 2 vdw برای 1
85
SV 35 توسط معادله حال ت oC 20 مقادیر آزمایشگاهی این پروژه در دما ی - نمودار 5
Set با استفاده از 2 vdw و 2 vdw برای 1
85
Pazuki 35 توسط معادله حالت oC 21 مقادیر آزمای شگاهی این پروژه در دمای - نمودار 5
Set با استفاده از 2 vdw و 2 vdw برای 1
85
PTV 35 توسط معادله حال ت oC 22 مقادیر آزمایشگاهی این پروژه در دما ی - نمودار 5
Set با استفاده از 2 vdw و 2 vdw برای 1
85
برای هفت معادله حال ت با قوانین اختلا ط %AARD 23 مقایسه مقادی ر - نمودار 5
35 (داده های حلالیت توسط این پروژه) oC در دمای vdw و 2 vdw1
86
برای هفت معادله حال ت با قوانین اختلا ط %AARD 24 مقایسه مقادی ر - نمودار 5
35 (داده های حلالیت توسط فوستر و همکاران) oC در دمای vdw و 2 vdw1
86
م
برای هفت معادله حال ت با قوانین اختلا ط %AARD 25 مقایسه مقادی ر - نمودار 5
40 (داده های حلالیت توسط این پروژه) oC در دمای vdw و 2 vdw1
87
برای هفت معادله حال ت با قوانین اختلا ط %AARD 26 مقایسه مقادی ر - نمودار 5
40 (داده های حلالیت توسط فوستر و همکاران) oC در دمای vdw و 2 vdw1
87
برای هفت معادله حال ت با قوانین اختلا ط %AARD 27 مقایسه مقادی ر - نمودار 5
45 (داده های حلالیت توسط فوستر و همکاران) oC در دمای vdw و 2 vdw1
87
28 مقادیر آزمایشگاهی این پروژه و منحنی ت خمین زده شده در دما ی 35 درجه - نمودار 5
برای VW,RK,SRK,PR,SV,PTV&Pazuki سانتیگرادتوسط معادلات حال ت
Set با استفاده از 1 vdw1
90
29 مقادیر آزمایشگاه ی فوستر وهمکارا ن و منحنی تخمین زده شده در دما ی - نمودار 5
VW,RK,SRK,PR,SV,PTV&Pazuki 45 درجه سانتیگرادتوسط معادلات حالت
Set با استفاده از 2 vdw برای 1
90
فوق بحرانی CO 1 مقادیر آزمایشگاهی این پروژه برای حلالیت ایبوپروفن د ر 2 - نمودار 6
و vdw2 ، Pazuki 35 ( توسط معادله حال ت oC و منحنی تخمین زده شده در دو دمای
(Set و 2 vdw2 ، PTV 40 (توسط معادله حالت oC و (Set2
93
CO 2 مقادیر آزم ایشگاهی فوستر و همکاران برای حلالی ت ایبوپروفن در 2 - نمودار 6
45 (توسط معادله oC 35 و oC فوق بحرانی و منحنی تخمین زده شده در سه دم  ا ی
(Set و 2 vdw2 ، PTV 40 (توسط معادله حالت oC و (Set و 2 vdw2 ، Pazuki حالت
93