Моделирование изогидрической кристаллизации медицинского витамина B1 из водно-этанольных растворов в кристаллизаторе непрерывного действия

Моделирование изогидрической кристаллизации медицинского витамина B1 из водно-этанольных растворов в кристаллизаторе непрерывного действия

Автор: Цатуров, Виталий Аркадьевич

Шифр специальности: 05.17.08

Научная степень: Кандидатская

Год защиты: 2010

Место защиты: Иваново

Количество страниц: 149 с.

Артикул: 4658524

Автор: Цатуров, Виталий Аркадьевич

Стоимость: 250 руб.

Моделирование изогидрической кристаллизации медицинского витамина B1 из водно-этанольных растворов в кристаллизаторе непрерывного действия  Моделирование изогидрической кристаллизации медицинского витамина B1 из водно-этанольных растворов в кристаллизаторе непрерывного действия 

1.1 Основные положения теории кристаллизации
1.2 Математическое описание формирования гранулометрического состава кристаллизуемого продукта.
1.3 Математическое моделирование непрерывного процесса кристаллизации из растворов в кристаллизаторах полного смешения и вытеснения
1.4 Оптимизация кристаллизационных установок непрерывного действия
1.5 Выводы по литературному обзору и постановка задач исследований
Глава 2. МАТЕМАТИЧЕСКОЕ МОДЕЛИРОВАНИЕ НЕПРЕРЫВНОГО
ПРОЦЕССА КРИСТАЛЛИЗАЦИИ ИЗ РАСТВОРОВ
2.1 Декомпозиционный подход к моделированию.
2.2 Математическая модель прямоточного кристаллизатора на базе скорости изменения концентрации пересыщенного раствора.
2.3 Математическая модель непрерывной кристаллизации из растворов на базе скоростей образования и роста кристаллов
Глава 3. ИССЛЕДОВАНИЕ КИНЕТИКИ КРИСТАЛЛИЗАЦИИ МЕДИЦИНСКОГО ВИТАМИНА ИЗ ВОДНОЭТАНОЛЬНЫХ РАСТВОРОВ И УНИФИКАЦИЯ КЛАССИЧЕСКОЙ МАТЕМАТИЧЕСКОЙ МОДЕЛИ СКОРОСГЕЙ ОБРАЗОВАНИЯ И РОСТА КРИСТАЛЛОВ ФОЛЬМЕРАФРЕНКЕЛЯ
3.1 Физикохимические свойства системы медицинский витамин ВНС2Н5ОН.V1.
3.2 Экспериментальная установка для исследования кинетики кристаллизации системы медицинский витамин ВНС2Н,Г.
3.3 Методики проведения эксперимента и обработки опытных данных при исследовании кинетики кристаллизации системы медицинский витамин ВНС2Н5ОН
3.4 Унифицированная классическая математическая модель скоростей образования и роста кристаллов ФольмсраФренкеля.
3.5 Методы корректировки параметров унифицированной классической математической модели скоростей образования и роста кристаллов ФольмераФренкеля.
3.6 Явный вид унифицированной классической математической модели скоростей образования и роста кристаллов ФольмераФренкеля для системы медицинский витамин ВНС2Нъ0Н,
3.7 Проверка адекватности унифицированной классической математической модели скоростей образования и роста кристаллов ФольмсраФренкеля
Глава 4. ОПТИМИЗАЦИЯ НЕПРЕРЫВНОГО ПРОЦЕССА КРИСТАЛЛИЗАЦИИ МЕДИЦИНСКОГО ВИТАМИНА В
4.1 Стратегия оптимизации
4.2 Проверка адекватности математической модели непрерывной кристаллизации из растворов на базе скоростей образования и роста кристаллов в пилотной установке.
4.3 Оптимизация непрерывного процесса кристаллизации медицинского витамина В в прямоточном, многоступенчатом кристаллизаторе смешениевытеснение на базе разработанной методики инженерного расчета.
4.4 Устойчивость непрерывной кристаллизации.
4.5 Предлагаемая схема кристаллизационной установки непрерывного действия для получения медицинского витамина В
ЛИТЕРАТУРА
ПРИЛОЖЕНИЕ
Список условных обозначений.
работа образования одномерного зародыша длиной ь Джмоль
А2 работа образования двухмерного зародыша, Джмоль
Аз работа образования трехмерного зародыша, Джмоль
Аа, Д,, Д частные комплексы физикохимических свойств
кристаллизационной системы, град
Аг доля массы суспензии, занятая твердой фазой
В предэкспоненциальный множитель, мс
Вн выход продукта, масс.
Ь показатель степени размера кристалла
С текущая концентрация вещества, масс.
Ср растворимость, масс.
Ст концентрация твердой фазы, масс.
Сих концентрации вещества в растворе на входе аппарата, масс.
Свых концентрации вещества в растворе на выходе аппарата, масс.
Ссп концентрация спирта, масс.
Сспк конечная концентрация спирт, масс.
АС абсолютное пересыщение, масс. с текущее пересыщение раствора, отнесенное к исходному
с относительное пересыщение раствора в равновесном режиме
Дэ дисперсия весового распределения, м
Д коэффициент продольного перемешивания
внутренний диаметр труб кристаллизатора, м
Ех энергия удара о поверхность кристалла размером х, Дж
Е порозность
Лх функция распределения кристаллов по размерам, шткгм
х функция распределения частиц зародышевого размера, шткгм
Д расход суспензии, кгс
производительность установки по продукту, кгс
Нх функция распределения скоростей роста кристаллов по размерам
АНа энергия акгивации зарождения кристаллов, Джмоль
АПр энергии активации роста кристалла, Джмоль
И высота ступени роста, м
К константа скорости реакции первого порядка, мс
Кг коэффициент затухания амплитуды колебания
К5 коэффициент пересыщения
Ка масштабный множитель для а
Кр масштабный множитель для
К объемный коэффициент кристалла к число аппаратов полного смешения в каскаде
Ь предэкспоненциальный множитель, штм3с
Г длина аппарата, м
М молекулярная масса, кгмоль
А моменты функции распределения кристаллов по размерам
моменты функции распределения кристаллов по размерам во входном потоке аппарата т масса осадка, кг
тр коэффициент, учитывающий разную удельную стоимость единицы объема аппаратов полного смешения и вытеснения тс масса суспензии, кг
V число кристаллов, шткг
0 число Авогадро, моль
1 число кристаллов размером меньшим х, шткг
М, число кристаллов размером большим х, шткг
ЫК конечное суммарное число кристаллов, шткг
п характеристика однородности кристаллов функции распределения их по размерам, соответствующей модели РозинаРаммлера р число ступеней кристаллизатора
ОйХ объемная скорость потока на входе аппарата, м3с
2вых объемная скорость потока на выходе аппарата, м3с мольная теплота кристаллизации, Джмоль
Я универсальная газовая постоянная, ДжмольАГ
Яе число Рейнольдса
г характерный параметр кристаллической решетки, м о
г критический радиуса зародыша, м
То температура насыщения, К
Т текущая температура, К
Тк конечная температура, К
Т начальная температура, АТ
АТ абсолютное переохлаждение, град
АТ первая граница спонтанной кристаллизации системы, град
АТ вторая граница спонтанной кристаллизации системы, град
АТатах переохлаждение, соответствующее максимальному значению а, град АТртах переохлаждение, соответствующее максимальному значению , 1рад АТфП1ах переохлаждение, соответствующее максимальному значению а, град
ЛТаапип переохлаждение, соответствующее минимальному значению а, град
ЛТцртих переохлаждение, соответствующее максимальному значению а, град
АТраппп переохлаждение, соответствующее минимальному значению ра, град адгпереохлаждение, соответствующее максимальному значению раръ, град
время отнесенное к среднему времени пребывания суспензии в аппарате полного смешения
Рапв объем аппарата полного вытеснения, м
Кпс объем аппарата полного смешения, м
Рпр объем, приведенный с учетом разной удельной стоимости единицы объема аппаратов полного смешения и вытеснения, м
Ус объем суспензии в аппарате, м
Ут объем твердой фазы, м
ЕУК конечный суммарный объем аппаратов кристаллизатора, м
2ТЛпс суммарный объем аппаратов полного смешения кристаллизатора, м3 у скорость движения раствора, мс
ТУГ линейная скорость перемещения частиц по длине аппарата полного смешения, мс
сох частота соударений кристалла размером х, 1с х эквивалентный диаметр кристалла, м
хе характерный размер кристалла функции распределения их по размерам,
соответствующей модели РозинаРаммлера, м
х размер кристаллического зародыша, м
хо минимальный для данного времени размер кристалла, м
хоо максимальный для данного времени размер кристалла, м
хф средний размер кристаллов, м
хек конечный характерный размер кристаллов, м
0хср относительный средний размер кристаллов а скорость образования кристаллов, штм3с
о сомножитель а, зависящий от пересыщения системы и технологических параметров кристаллизации, штм3с
а0 сомножитель функций а, зависящий от пересыщения переохлаждения, отнесенный к таковому в равновесном режиме
сс0 сомножитель функций а, зависящий от пересыщения переохлаждения, в
равновесном режиме, штм3с
а3 валовая скорость фазообразования
а показатель однородности кристаллов
аа показатель чистоты кристаллов
Р скорость роста кристалла, мс
Р скорость роста линейного размера зародыша, мс
сомножитель , зависящий от пересыщения системы и технологических параметров кристаллизации, мс
оо линейная скорость роста кристалла размера х0о в момент времени г, мс
Р0 сомножитель функций Д зависящие от пересыщения переохлаждения, отнесенный к таковому в равновесном режиме
Р0 сомножитель функций Р, зависящие от пересыщения переохлаждения, в
равновесном режиме, мс
ра показатель дисперсности кристаллов
рар показатель свойств кристаллов
д толщина диффузионного слоя, м
коэффициент вариации распределения кристаллов по размерам
вязкость, Нсм
i момент функции распределения кристаллов по размерам, отнесенный к таковому в равновесном режиме
д, момент распределения твердой фазы, в равновесном режиме у частота атомных колебаний, 1с
С относительное пересыщение
рт плотность вещества кристаллов, кгм
рс плотность суспензии, кгм
р плотность распределения кристалла размера х в момент времени г
Роо плотность распределения кристалла размера в момент времени г
о поверхностное натяжение на границе фаз, усредненное соответствующим
образом по всем граням зародыша, Джм
г текущее время, с
т время индукционного периода, с
Т2 время, соответствующее максимальной скорости изменения концентрации пересыщенного раствора, с
т среднее время пребывания элементов потока в аппарате, с
i время пребывания раствора в ступени, приведенное с учетом разной удельной стоимости единицы объема аппаратов смешения и вытеснения, с
Гдцс время пребывания суспензии в аппарате полного смешения, с
Гапв время пребывания суспензии в аппарате полного вытеснения, с
2гк конечное общее время процесса кристаллизации, с
р кинетический функционал кристаллизации у температурный коэффициент растворимости
П период колебаний, с
Индексы вх. входное значение вых. выходное значение к. конечное значение н. начальное значение п. продукт
пр. приведенное значение
сп. спирт
т. твердая фаза
с. суспензия
сл. слой
вн. внутренний
ср. среднее значение
шах максимальное значение
i минимальное значение.
ВВЕДЕНИЕ


На базе опытных данных обоснована принципиальная справедливость и применимость унифицированной модели образования новой фазы ФольмераФренкеля для количественного описания основных кинетических функционалов процесса скоростей образования а и роста 3 кристаллов. Предложена методика построения границ устойчивости процесса кристаллизации в аппарате полного смешения многоступенчатого кристаллизатора, работающего в стационарном режиме. Создана методика инженерного расчета рассматриваемого кристаллизатора. Проведены оценка устойчивости режимов его работы и оптимизация непрерывного процесса кристаллизации МТБ. Ключевые слова водноэтанодьный раствор МТБ, кристаллизация, кинетика, математическое моделирование, оптимизация, устойчивость. Работа изложена на 9 страницах машинописного текста, содержит рисунков и таблиц. Список литературы включает 6 наименований. Глава 1. ЛИТЕРАТУРНЫЙ ОБЗОР. Математическое описание формирования гранулометрического состава кристаллизуемого продукта. Глава 2. Декомпозиционный подход к моделированию. Математическая модель прямоточного кристаллизатора на базе скорости изменения концентрации пересыщенного раствора. Глава 3. ИССЛЕДОВАНИЕ КИНЕТИКИ КРИСТАЛЛИЗАЦИИ МЕДИЦИНСКОГО ВИТАМИНА ИЗ ВОДНОЭТАНОЛЬНЫХ РАСТВОРОВ И УНИФИКАЦИЯ КЛАССИЧЕСКОЙ МАТЕМАТИЧЕСКОЙ МОДЕЛИ СКОРОСГЕЙ ОБРАЗОВАНИЯ И РОСТА КРИСТАЛЛОВ ФОЛЬМЕРАФРЕНКЕЛЯ
3. Физикохимические свойства системы медицинский витамин ВНС2Н5ОН. V1. Экспериментальная установка для исследования кинетики кристаллизации системы медицинский витамин ВНС2Н,Г. Унифицированная классическая математическая модель скоростей образования и роста кристаллов ФольмсраФренкеля. Методы корректировки параметров унифицированной классической математической модели скоростей образования и роста кристаллов ФольмераФренкеля. Глава 4. Проверка адекватности математической модели непрерывной кристаллизации из растворов на базе скоростей образования и роста кристаллов в пилотной установке. Оптимизация непрерывного процесса кристаллизации медицинского витамина В в прямоточном, многоступенчатом кристаллизаторе смешениевытеснение на базе разработанной методики инженерного расчета. Устойчивость непрерывной кристаллизации. Список условных обозначений. Вн выход продукта, масс. С текущая концентрация вещества, масс. Ср растворимость, масс. Ст концентрация твердой фазы, масс. Сих концентрации вещества в растворе на входе аппарата, масс. Свых концентрации вещества в растворе на выходе аппарата, масс. Ссп концентрация спирта, масс. Сспк конечная концентрация спирт, масс. АС абсолютное пересыщение, масс. Индексы вх. Несмотря на достигнутые успехи в изучении процессов массовой кристаллизаций из растворов и использование системных методов их исследования с применением средств вычислительной техники, задача проектирования и расчета высокоэффективных устойчиво функционирующих кристаллизаторов интенсивного действия для получения кристаллического продукта с заданными показателями продолжает оставаться актуальной. В полной мере это относится к процессу кристаллизации МТБ, потребности в котором для нужд клинической практики, витаминизации продуктов питания общего пользования и животноводства значительно превышают существующие мощности, а его качество с повышением требований к кристаллическим продуктам не всегда соответствует фармакопее, что вызывает необходимость проведения многократной перекристаллизации, отрицательно сказывающейся на экономических показателях производства. Для решения существующих проблем необходим переход от периодического к непрерывному процессу, на который держит курс химикофармацевтическая промышленность. Данный переход требует разработки устойчиво функционирующих многоступенчатых схем кристаллизатора с учетом специфики фазового перехода и кристаллизационной системы КС 1, 2. В настоящей работе на примере изогидрической кристаллизации МТБ из водного раствора методом высаживания этиловым спиртом нами рассматривается технологическая схема устойчиво функционирующего прямоточного, многоступенчатого кристаллизатора непрерывного действия, каждая ступень которого в свою очередь состоит из каскада последовательно включенных аппаратов полного смешения АПС и аппарата полного вытеснения АПВ.

Рекомендуемые диссертации данного раздела

28.06.2016

+ 100 бесплатных диссертаций

Дорогие друзья, в раздел "Бесплатные диссертации" добавлено 100 новых диссертаций. Желаем новых научных ...

15.02.2015

Добавлено 41611 диссертаций РГБ

В каталог сайта http://new-disser.ru добавлено новые диссертации РГБ 2013-2014 года. Желаем новых научных ...


Все новости

Время генерации: 0.202, запросов: 242