İlaç endüstrisinde çözücü kullanımı ve çözücü geri kazanımı
Solvent use and solvent recovery in pharmaceutical industry
Yazar: ZELİHA GÜRSAL ÖZTÜRK COŞKUN
Danışman: DR. ÖĞR. ÜYESİ İNCİ SALT
Yıldız Teknik Üniversitesi / Fen Bilimleri Enstitüsü / Kimya Mühendisliği Ana Bilim Dalı / Kimya Mühendisliği Bilim Dalı
Derece: Yüksek Lisans, 2024
Konu: Kimya Mühendisliği = Chemical Engineering

Özet:
Yirmi birinci yüzyılda, çevre sorunları dünyayı etkileyen en önemli problemlerden birisidir. Bu sebeple, endüstrinin birçok dalında yaygın biçimde kullanılan çözücülerden kaynaklanan atıklardan değerli bileşenleri uygun yöntemlerle geri kazanarak hem ekonomik kaybın hem de çevresel zararların önlenmesi gerekmektedir. İlaç endüstrisinde kullanılmakta olan çözücüler çok sayıda organik ve/veya sulu faz karışımlarından oluşan atık akımlarının ortaya çıkmasına neden olmaktadır. Asetonitril ve metanol, ilaç endüstrisinde yaygın olarak kullanılan çözücülerdendir ve bu çözücüler distilasyon yöntemiyle ayrılması güç olan azeotropik bir karışım oluşturmaktadır.
Bu çalışma kapsamında, homojen azeotrop bir karışımı ayırmak için tercih edilen yöntemler arasında olan ekstraktif distilasyon prosesi (ED) ve basınç salınımlı distilasyon prosesi (PSD) ile asetonitril-metanol karışımının ayrılması ve bu çözücülerin saflaştırılması CHEMCAD benzetim programı kullanılarak incelenmiştir.
Asetonitril-metanol ikili karışımı, iki kolonlu ekstraktif distilasyon, iki kolonlu ve basınç salınımlı distilasyon ve iki kolonlu ısı verimli basınç salınımlı distilasyon prosesleri ile ayrılarak saflaştırılmış; asetonitril ve metanol molce %99,9 saflıkta elde edilmiştir. Ekstraktif distilasyon ve ısı verimli basınç salınımlı distilasyon proseslerinde Wilson termodinamik modeli; basınç salınımlı distilasyon prosesinde NRTL, Wilson ve UNIQUAC termodinamik modelleri ile benzetim yapılmıştır. Ekstraktif distilasyon prosesinde çözücü olarak ilaç sentezinde önemli rol oynayan klorobenzen çözücüsü kullanılmıştır. Basınç salınımlı distilasyon prosesi, 0,2 atm'de düşük ve 4 atm'de yüksek basınçlı olmak üzere iki distilasyon kolonundan oluşmaktadır. 
Benzetimi yapılan üç proses toplam yıllık maliyet değerleri açısından karşılaştırılmış, ısı verimli basınç salınımlı distilasyon prosesinin, diğer iki prosese göre daha ekonomik olduğu ortaya konulmuştur.

Abstract:
In the twenty-first century, environmental problems are one of the most important problems affecting the world. For this reason, it is necessary to prevent both economic loss and environmental damage by recovering valuable components from wastes resulting from solvents widely used in many branches of industry, with appropriate methods. Solvents used in the pharmaceutical industry cause waste streams consisting of many organic and/or aqueous phase mixtures. Acetonitrile and methanol are widely used solvents in the pharmaceutical industry, and these solvents form an azeotropic mixture that is difficult to separate by distillation.
Within the scope of this study, the separation of acetonitrile-methanol mixture by extractive distillation process (ED) and pressure swing distillation process (PSD), which are among the preferred methods to separate a homogeneous azeotrope mixture, and the purification of these solvents were examined using the CHEMCAD simulation program.
The acetonitrile-methanol binary mixture was separated and purified by two-column extractive distillation, two-column and pressure swing distillation, and two-column heat-efficient pressure swing distillation processes; acetonitrile and methanol were obtained with 99.9% purity per mole. The extractive distillation and heat efficient pressure swing distillation processes were simulated with Wilson thermodynamic model; the pressure swing distillation process was simulated with NRTL, Wilson and UNIQUAC thermodynamic models. In the extractive distillation process, chlorobenzene solvent, which plays an important role in drug synthesis, was used as the solvent. The pressure swing distillation process consists of two distillation columns: low pressure at 0.2 atm and high pressure at 4 atm.
The three simulated processes were compared in terms of total annual cost values, and it was revealed that the heat-efficient pressure swing distillation process was more economical than the other two processes.