Modeling and simulation of supercritical carbon dioxide fractionation of essential oils
Esansiyel yağların kritik-üstü karbon dioksit ile ayrıştırılmasının modellenmesi ve benzetimi
- Tez No: 82847
- Danışmanlar: DOÇ. DR. UĞUR AKMAN
- Tez Türü: Yüksek Lisans
- Konular: Kimya Mühendisliği, Chemical Engineering
- Anahtar Kelimeler: Belirtilmemiş.
- Yıl: 1999
- Dil: İngilizce
- Üniversite: Boğaziçi Üniversitesi
- Enstitü: Fen Bilimleri Enstitüsü
- Ana Bilim Dalı: Kimya Mühendisliği Ana Bilim Dalı
- Bilim Dalı: Belirtilmemiş.
- Sayfa Sayısı: 262
Özet
VI ÖZET Bu tezde, i) esansiyel yağların dolgulu yataklı bir kolonda kritik-üstü akışkan (CO2) ile aynştırlması için, denge halinde olmayan bir dağıtımlı parametre modeli geliştirilmiştir ve ii) değişik tip esansiyel yağlan ayrıştırma esnekliğine sahip çok amaçlı bir prosesin olabilirliği ticari HYSYS benzetim yazılım paketi kullanılarak araştırılmıştır. Esansiyel yağ bileşenlerinin ters akışlı dolgulu bir kolonda kritik-üstü akışkan (CO2) aynştırımının dinamik modellenmesi sabit mol akışı varsayımı kullanılarak geliştirilmiştir. Bu model daha sonra, zamana ve konuma bağlı paramterelerin sabit parametrelerle değiştirimesiyle basitleştirilmiştir. Dağıtımlı parametre modeli ile benzetimler gerçekleştirilerek, çalışma koşullarının (sıcaklık, basmç ve çözücü/yağ oram) kolon performansına etkileri tek ve çok kısımlı kolonlar için model bir kabuk yağı kullanılarak incelenmiştir. Benzetimler için gerekli kütle iletim katsayıları uygun bağıntılardan elde edilmiştir. Benzetim sonuçlan tek ve iki kısımlı kolonlar için benzer saflık ve verim değerleri vermiştir. En iyi sonuçlar 60/1 CCVyağ oram ile 45°C/80 atm (yüzde 71.7 saflık ve yüzde 35.2 verim) ve 50°C/85 atm (yüzde 64.5 saflık ve yüzde 47.1 verim) koşullarında elde edilmiştir. Kekik, çay ağacı ve limon yağlarının kritik-üstü CO2 ile aynştınlması için çok amaçlı bir proses akış şeması HYSYS benzetim paketi kullanılarak geliştirilmiş, benzetilmiş ve eniyileştirilmiştir. Esansiyel yağların ağırlıkça yüzde 91 'ini oluşturan bileşenler seçilerek monoterpenler ve monoterpen olmayanlar olarak sınıflandırılmıştır. Prosesin amacı istenmeyen monoterpenlerin daha değerli monoterpen olmayanlardan, ısıya duyarlı esansiyel yağ bileşenlerinin bozunmasını önlemek için 55°C'den daha yüksek olmayan sıcaklıklarda, aynlması olarak belirlendi. Üç yağ için de etkili olan proses, istenen esansiyel yağ bileşenleri için yüzde 95 saflık ve esansiyel yağ bileşimine göre yüzde 79-91 verim elde etmiştirvıı HYSYS benzetimleri, temsili bileşenlerin ve yardımcı çözücü kullanımının etiklerini ve sonuçlann termodinamik modelin ikili etkileşim parametrelerine ve termodinamik paketi seçimine duyarlılıklarım incelemek için tekrarlanmıştır. Temsili bileşen kullanımının, bileşenler uygun seçildiği zaman gerçek yağlarla elde edilen sonuçlara çok yalan değerler verdiği bulunmuştur. Benzetim sonuçlan polar yardımcı çözücü olarak etanol kullanımının, etanolun polar monoterpenlerin tüm ayrıştırma birimlerinde sıvı fazına geçmesine neden olması yüzünden, ürünün saflığını ve verimini ters yönde etkilediğini göstermiştir. Termodinamik modelin ikili etkileşim parametrelerinin ve termodinamik paketi seçiminin de benzetim sonuçlarım belirgin olarak etkilmediği bulunmuştur.
Özet (Çeviri)
IV ABSTRACT In this thesis, i) a non-equilibrium distributed-parameter model for the supercritical-fluid (C02) fractionation of the essential-oil components in a packed-bed column is developed; and ii) the possibility of a multi-purpose process having the flexibility of fractionating different types of essential oils is investigated using the commercial process simulator HYSYS. The distributed-parameter model for the dynamic modeling of supercritical-fluid (CO2) fractionation of essential-oil components in a countercurrent packed column was derived using the constant molar-flow assumption. The model was then simplified by replacing time- and location-dependent parameters by constant parameters that depend only on temperature and pressure. Simulations with the distributed-parameter model were carried out to reveal the effects of the operational policies (temperature, pressure and solvent/oil ratio) on the performance of the column for single-section and regenerative multi-section column operations using a model peel oil. The transfer-rate coefficients, which are functions of many transport parameters, required for the solution of the model were estimated from suitable correlations. The simulation results showed that single-section and regenerative two-section column operations yielded similar purities and recoveries of the non-monoterpene product (a fraction of the model peel oil). The best results were achieved at 45°C/80 atm (71.7 per cent purity and 352 per cent recovery) and 50°C/85 atm (64.5 per cent purity and 47.1 per cent recovery) with the CCVessential-oil ratio 60/1 (by weight). The multi-purpose process flowsheet for supercritical-C02 fractionation of the essential oils of Origanum, Tea-tree, and Lemon was developed, simulated, and optimized using the process flowsheet simulator HYSYS. Components constituting about 91 per cent by weight of the essential oils were selected and classified as monoterpenes and non-monoterpenes. The objective of the process was set as the separation of the undesiredmonoterpenes from the more valuable non-monoterpenes without employing temperatures higher than 55°C to prevent degradation of heat-labile essential-oil components. The proposed multi-purpose process flowsheet that is effective for all three essential oils achieved 95 per cent purity and, depending on the essential oil composition, 79-91 per cent recovery for the desired essential-oil compounds. Simulations with the HYS YS were repeated to investigate the effects of the use of pseudo components and the use of entrainer, and sensitivity of the results to the binary-interaction parameters of the thermodynamic model and to the selection thermodynamics package. It was found that the use of pseudo components yielded results close to those obtained using real oils when the components were selected appropriately. The simulations showed that the use of polar co-solvent, ethanol, adversely affected both the recovery and purity of in the product stream, since the presence of ethanol caused the polar monoterpenes to appear in the liquid phases in all flash units. It was also found that the binary-interaction parameters of the thermodynamic model and the selection of the thermodynamics package did not affect the simulation results significantly.
Benzer Tezler
- Mathematical modeling of silica alcogel drying with supercritical carbon dioxide
Silika alkojelin süperkritik karbon dioksit ile kurutulmasının matematiksel modellenmesi
YAPRAK ÖZBAKIR
Yüksek Lisans
İngilizce
2013
Kimya MühendisliğiKoç ÜniversitesiKimya ve Biyoloji Mühendisliği
PROF. CAN ERKEY
- Modeling of carbon dioxide sequestration in a deep saline aquifer
Derin tuzlu su akiferlerinde karbon dioksit tecridinin modellenmesi
BAŞAR BAŞBUĞ
Yüksek Lisans
İngilizce
2005
Petrol ve Doğal Gaz MühendisliğiOrta Doğu Teknik ÜniversitesiPetrol ve Doğal Gaz Mühendisliği Ana Bilim Dalı
PROF. DR. FEVZİ GÜMRAH
- Corrosion of ferritic steels in supercritical CO2 at 450 oC
Başlık çevirisi yok
MUHAMMET NASUH ARIK
Yüksek Lisans
İngilizce
2017
Fizik ve Fizik MühendisliğiUniversity of Wisconsin-MadisonDr. KUMAR SRIDHARAN
- Experimental and theoretical investigations of magnesium-chlorine cycle and its integrated systems
Başlık çevirisi yok
HASAN ÖZCAN
Doktora
İngilizce
2015
Makine MühendisliğiUniversity of Ontario Institute of TechnologyPROF. DR. İBRAHİM DİNÇER
- A priori analysis of subgrid-scale heat flux vectors in high pressure H2/O2 mixing and reacting shear layers
Başlık çevirisi yok
AYŞE KORUCU