Sürekli annular kromatografi ile ayırma işlemleri: İki bileşenli denge dışı ve lineer olmayan adsorpsiyon modeli
Separation processes with continuous annular chromatography: Two component non-equilibrium and non-linear adsorption model
Yazar: EMEL ÇİMEN
Danışman: PROF. DR. AHMET R. ÖZDURAL
Hacettepe Üniversitesi / Fen Bilimleri Enstitüsü / Kimya Mühendisliği Ana Bilim Dalı
Derece: Doktora, 2009
Konu: Kimya Mühendisliği = Chemical Engineering

Özet:
Bu tez çalışmasında, iki bileşenli sürekli annular kromatografi sisteminin simülasyonu denge dışı modelleme tekniği kullanılarak gerçekleştirilmiş ve geliştirilen matematiksel model yardımıyla elüsyon profillerine eksenel ve açısal dispersiyonun etkileri tahmin edilmeye çalışılmıştır. Ayrıca uygun tasarım parametrelerinin, optimum işletme koşullarının ve yatak performansının tahmin edilebilmesi amacıyla da bu modelden yararlanılmıştır.Oluşturulan algoritmalar kullanılarak, annular kromatografi sistemi için kolon içerisindeki konsantrasyon profillerinin açısal ve eksenel koordinatlara göre değişimleri ayrıntılı bir şekilde incelenmiş ve sistem parametrelerinin (kolon boyu, kolon çapı, annular kolonun dönüş hızı vb.) konsantrasyon profillerini ne şekilde etkilediği analiz edilmiştir.Simülasyon amacıyla oluşturulan matematiksel model denklemleri sonlu farklar yöntemi kullanılarak yazılmış ve geliştirilen MATLAB kodlarıyla çözülmüştür. Sayısal çözümde kararlılık (stability) ve sönüm (convergence) problemlerinin önüne geçmek amacıyla kapalı (implicit) teknik tercih edilmiştir. Bu tez çalışması ile iki bileşenli sürekli annular kromatografi sisteminin her iki boyuttaki (açısal ve eksenel) dispersiyon etkilerini içerecek şekilde, yerel denge varsayımına gerek duyulmadan matematiksel olarak modellenebileceği gösterilmiştir.Tez çalışması sonunda, iki bileşenli sürekli annular kromatografi sistemleri için elde edilen matematiksel model, yaptığımız incelemeler çerçevesinde, bu kapsamda literatürde ilk defa tarafımızca ileri sürülmüştür

Abstract:
The aim of this thesis is to perform the mathematical model and simulation of continuous annular chromatography system with two components by using non-equilibrium modelling technique and to predict the effects of axial and angular dispersion on elution profiles. Also the improved mathematical model defines the appropriate design parameters, optimum operating conditions and the bed performance of the annular chromatography system.The variation of concentration profiles due to the axial and angular coordinates is observed and the effects of system parameters (column length, column diameter, angular velocity of the column, etc.) on the concentration profiles are analyzed.The presented model equations are solved numerically by the method of finite differences and using scripts written in MATLAB. Implicit method has been used to prevent the problems such as instability and convergence. The noticeable point of this thesis is that, the method used here does not neglect the any of dispersion effects (in axial and angular coordinates) and is free from the generally used local equilibrium assumption between the solid and the liquid phases.The mathematical model which is the output of this thesis is for the first time in literature for the continuous annular chromatography systems with two components.