مدل سازي و شبيه سازي سينتيكي فرآيند تبلور ضد حلال مايع با وجود سازوكار هاي انباشتگي و شكست ذرات

Kinetic Modeling and Simulation of Liquid Antisolvent Crystallization with Agglomeration and Breakage Phenomena

در اين تحقيق به مدل سازي و شبيه سازي سينتيكي فرآيند تبلور ضدحلال مايع با در نظر گرفتن سازوكار هاي انباشتگي و شكست ذرات پرداخته شده است. سيستم تبلور، شامل كلريد سديم به عنوان حل شونده، آب به عنوان حلال اوليه و اتانول به عنوان ضد حلال است. در مرحله مدل سازي،از روش تركيبي كرنك-نيكلسون و لكس-وندراف با در نظر گرفتن پديده هاي سينتيكي هسته زايي، رشد، انباشتگي و شكست ذرات براي حل معادله ي موازنه‌‌ جمعيت و پيش بيني منحني توزيع اندازه ذرات استفاده‌شده و مرحله شبيه سازي نيز با تغيير در دبي ضدحلال انجام شد. علاوه بر اين اعتبارسنجي ميان داده هاي آزمايشگاهي و نتايج مدل سازي با در نظر گرفتن سازوكار انباشتگي- شكست و بدون در نظر گرفتن آن ارايه گرديد و توافق خوبي ميان نتايج شبيه سازي و داده هاي آزمايشگاهي با در نظر گرفتن پديده‌هاي انباشتگي- شكست به دست آمد . به عبارتي با در نظر گرفتن دو پديده انباشتگي و شكست ذرات، مي توان به مدلي با دقت بالاتر دست يافت. RMSDبين نتايج مدل و داده هاي آزمايشگاهي براي توزيع اندازه ذرات در دو زمان مياني و نهايي (100 و 200 دقيقه) به ترتيب برابر، 89/2% و 87/9% به دست آمده است.

In this research kinetic modeling and simulation of liquid antisolvent crystallization system considering the mechanisms of particle agglomeration and breakage was carried out. The studied crystallization system contained salt, water and ethanol as soluble, initial solvent and antisolvent, respectively. The modeling step deployed combined Crank-Nicholson & Lax-Wendroff methods considering nucleation, growth, agglomeration and breakage kinetic phenomena of particles to solve the population balance equation and predict particle size distribution curve. Also mathematical simulation was performed to the variation of anti-solvent rate. Moreover, a comparison between computational and experimental data considering the mechanisms of particle agglomeration and breakage and without considering the mechanisms of particle agglomeration and breakage is presented. The simulation results which considered the mechanisms of particle agglomeration and breakage were in good agreement with the experimental data. In other words, it was concluded that more accurate model can be obtained by considering the mechanisms of particle agglomeration and breakage. The RMSD of modeling results and experimental data of particle size distribution at two different times (100 and 200 minutes) were 2.89% and 9.87%, respectively.