Modelling, simulation and analysis of industrial crystallization processes
Endüstriyel kristalizasyon süreçlerinin modelleme, benzeşim ve analizi
- Tez No: 256642
- Danışmanlar: YRD. DOÇ. DR. SERAP CESUR
- Tez Türü: Yüksek Lisans
- Konular: Mühendislik Bilimleri, Engineering Sciences
- Anahtar Kelimeler: Kristalleşme, Kristalografik yöntemler, Crystallization, Crystallographic methods
- Yıl: 2010
- Dil: İngilizce
- Üniversite: Ege Üniversitesi
- Enstitü: Fen Bilimleri Enstitüsü
- Ana Bilim Dalı: Kimya Mühendisliği Bölümü
- Bilim Dalı: Kimya Mühendisliği Ana Bilim Dalı
- Sayfa Sayısı: Belirtilmemiş.
Özet
Kristalizasyon, kristal yapısına sahip çok sayıdaki maddenin satışa sunulmasından dolayı endüstride yaygın olarak kullanılan önemli bir işlemdir. Endüstride çok çeşitli tasarım ve işletme özelliklerine sahip kristalizatörler kullanılmaktadır. Uygun kristalizatörün seçimi ve kullanımı, proseste önemli bir rol oynamaktadır. Literatürde bu konudaki boşluğu doldurmak ve endüstriye yol gösterici olmak için, geniş bir tarama yapılmış, tüm kristalizatörlerin tasarım ve işletme özellikleri incelenmiş, parametreler çıkarılıp, etken parametreler göz önüne alınarak, proses gereksinimlerine göre, uygun kristalizatörün seçimi için bir tablo hazırlanmıştır. Bu tablonun, kristalizatörlere yabancı olan ve yoğun bilgi birikimi karşısında zor durumda kalınabilecek prosesler için uygun kristalizatör seçiminde yol gösterici olması hedeflenmektedir.Kristalizasyon işleminin doğası hem termodinamik hem de kinetik faktörlerce yönlendirildiğinden oldukça değişken olup kontrol edilmesi zordur. Bu çalışmada Mefenamik Asit'in kristalizasyonu ve kristalizasyon kinetikleri incelenmiştir. Kristalizasyon kinetik parametrelerinin tayini için Nüfus Denkliği Modeli kullanılmış ve çekirdeklenme ve büyümeyi ifade eden b, kb, g ve kg kinetik parametreleri tahmin edilmiştir. Mefenamik Asit'in kristalizasyon modeli MATLAB 7.0 paketi kullanılarak Momentler ve Çizgisel Nümerik Yöntemlerle çözülmüştür. Daha önceki çalışmada, Gökbel (2006), deneysel olarak elde edilen Mefenamik Asit'in aşırı doygunluk giderme eğrisi, çözelti derişimi model sonuçlarını doğrulamak için kullanılmıştır.Kinetik model, deneysel veriler ile benzeşim model sonuçları arasındaki hatanın minimizasyonu şeklinde optimize edilmektedir. Hem aşılanmış hem de aşılanmamış durumda, kırılma ve topaklanmanın ihmal edildiği ve değerlendirildiği durumlarda, Mefenamik Asit kristalizasyonu için elde edilen kinetik model, nümerik analiz yöntemleri ile adi diferansiyel denklem takımına indirgenmekte ve indirgenen model MATLAB paketinde yer alan çeşitli ODE çözüm algoritmaları ile çözülmektedir. Bu algoritmalar arasından stiff bir yaklaşım olan ode23s (Rosenbrock) seçilmiştir. Deneysel ve model derişim değerleri arasındaki hatayı minimize eden, optimum parametrelerin tayini FMINSEARCH (Nelder-Mead Yöntemi) optimizasyonu ile yapılmıştır. Mefenamik Asit'in tayin edilen kinetik hızları kullanılarak, istenilen kalitede kristal elde edilmesinde kullanılacak kristalizasyon biriminin tasarımı gerçekleştirilebilir ve kristalizasyon işlemi kontrol edilebilir.
Özet (Çeviri)
Crystallization is an important industrial operation because of the large number of materials marketed as crystalline particles. Many different types of crystallizers are used in the industry. The suitable crystallizer usage plays a very important role in the process. Therefore, for the selection of a suitable crystallizer, a table is prepared with consideration of all design and operating parameters and properties of crystallizers while classifying the wide range of information in literature. It is expected that this table serves the industry as a guide for the selection of a suitable crystallizer for the process.The nature of a crystallization process is governed by both thermodynamic and kinetic factors, which can make it highly variable and difficult to control. Crystallization and crystallization kinetics were investigated for Mefenamic Acid in this study.Population Balance Equation Modelling was used to study the crystallization kinetics and kinetic parameters of b, kb, g, and kg werepredicted. Crystallization model of Mefenamic Acid was simulated in MATLAB 7.0 package using numerical methods of method of moments (MOM) and method of lines (MOL). The desupersaturation curve of Mefenamic Acid that was experimentally obtained earlier, Gökbel (2006), was used to verify the modelling results of the concentration of the solution.The kinetics model has been optimized to achieve the minimum error between the experimental data and simulation results. Both seeded and unseeded cases, ignoring and considering breakage and agglomeration, the kinetics model for the mefenamic acid crystallisation kinetics, was reduced to a set of ordinary equations and the reduced model was simulated by using several algorithms from Matlab. ODE23s (Rosenbrock) algorithm was selected. The estimation of the optimum parameters to minimize the error between the experimental data and simulation results was carried out by using FMINSEARCH (Nelder-Mead method) algorithm. As a result, by using determined kinetic rates of Mefenamic Acid, crystallization unit can be designed and crystallisation process can be controlled to obtain desired quality of crystals.
Benzer Tezler
- Simulation modeling and analysis of border security system
Hudut güvenlik sisteminin simülasyonla modellenmesi ve analizi
GÖKHAN ÇELİK
Yüksek Lisans
İngilizce
2002
Endüstri ve Endüstri Mühendisliğiİhsan Doğramacı Bilkent ÜniversitesiEndüstri Mühendisliği Ana Bilim Dalı
PROF. DR. İHSAN SABUNCUOĞLU
- Modeling and analysis of personnel mobilization and completion system via simulation
Personel seferberlik ve bütünleme sisteminin simülasyon metoduyla modellenmesi ve analizi
LEVENT KARAMALAK
Yüksek Lisans
İngilizce
2001
Endüstri ve Endüstri Mühendisliğiİhsan Doğramacı Bilkent ÜniversitesiEndüstri Mühendisliği Ana Bilim Dalı
DOÇ. DR. İHSAN SABUNCUOĞLU
- Modeling and analysis of movement of a Turkish Armored Battalion to mobilization task area using simulation
Bir tank taburunun seferberlik görev yerine intikalinin modellenmesi ve simulasyon yoluyla incelenmesi
BURHAN ÜREK
Yüksek Lisans
İngilizce
2002
Savunma ve Savunma Teknolojileriİhsan Doğramacı Bilkent ÜniversitesiEndüstri Mühendisliği Ana Bilim Dalı
DOÇ. DR. İHSAN SABUNCUOĞLU
- Servo sistemi hidrolik hareketlendiricilerin modellenmesi, sayısal benzetimi ve dinamik davranışlarının analizi
Modelling, simulating and dynamic analysis of hydraulic actuators with servosystems
İLYAS İSTİF
Yüksek Lisans
Türkçe
2001
Makine MühendisliğiYıldız Teknik ÜniversitesiMakine Ana Bilim Dalı
YRD. DOÇ. DR. MUHARREM ERDEM BOĞOÇLU
- Üç fazlı transformatörlerin harmonik analizi için modelleme, bilgisayar simülasyonu ve bir algoritma oluşturulması
Modelling, computer simulation and constituting an algorithm for harmonic analyses of three phase transformers
MEHMET ZİLE
Doktora
Türkçe
2003
Elektrik ve Elektronik MühendisliğiYıldız Teknik ÜniversitesiElektrik-Elektronik Mühendisliği Ana Bilim Dalı
PROF. DR. ASIM KASAPOĞLU