عنوان پایان‌نامه
طراحِی وبزرگسازی واحد تولِید کوپوِیدون
- رشته تحصیلی
- مهندسی شیمی
- مقطع تحصیلی
- کارشناسی ارشد
- محل دفاع
- کتابخانه مرکزی -تالار اطلاع رسانی شماره ثبت: 35105
- تاریخ دفاع
- ۱۰ مرداد ۱۳۸۶
- استاد راهنما
- محمدصادق حاجی تاروردی, محمود ترابی انگجی
- دانشجو
- علی گل محمدی
- چکیده
- کوپویدون یک کوپلیمر از مونومرهای وینیل پیرولیدون و وینیل استات با نسبت وزنی 60 به 40 است که کاربردهای گسترده‌ای را در صنایع دارویی و آرایشی- بهداشتی دارد. این ترکیب را می‌توان از طریق واکنش کوپلیمریزاسیون رادیکالی آزاد مونومرها در حضور آغازگر و حلال مناسب تهیه نمود. در این پروژه سعی بر تولید محصولی بود که K-value آن در حدود 30 بوده و زنجیره‌های آن دارای ریزساختار یکنواختی باشند. علت این است که در هنگام ساخت محلول آبی این کوپلیمر، هموژن بودن زنجیره‌های آن باعث تهیه محلول شفافی می‌شود که این وضعیت در صنایع آرایشی- بهداشتی بسیار مهم است. در حالیکه عدم یکنواختی زنجیره‌های این ترکیب باعث کاهش حلالیت آن در آب شده و محلول آبی آن نیز کدر به نظر می‌رسد. در هر صورت، استفاده از محصولی با ریز ساختار یکنواخت بر محصولی با ریزساختار غیریکنواخت ارجحیت دارد. جهت نیل به این اهداف، تمامی پتنتهایی که در زمینه تولید کوپویدون به ثبت رسیده‌اند، مورد بررسی قرار گرفت و با استفاده از سایر کارهای آزمایشگاهی صورت گرفته در گذشته در شرکت تحقیقاتی، مهندسی توفیق دارو، مناسبترین طرح فرایند جهت تولید این ماده، به صورت نیمه‌پیوسته انتخاب شد. همچنین پس از تجزیه و تحلیل اطلاعات بدست آمده، عوامل مؤثر بر پاسخ سیستم و محدوده تغییرات آنها مشخص گردید. با توجه به اینکه شدت جریان ورودی هر یک از مونومرها می‌بایست بر مبنای نسبت فعالیت آنها تنظیم شود، تمامی نسبتهای فعالیت گزارش شده در مقالات مختلف و نیز ثوابت سرعت واکنش هموپلیمریزاسیون هر یک از مونومرها، از مراجع موجود استخراج گردید. سپس مدلسازی ریاضی جهت تنظیم شدت جریان ورودی سازنده‌ها به داخل ظرف واکنش صورت گرفت. طراحی آزمایشات بر طبق روش تاگوچی انجام شد که در آن، متغیر نسبت جرمی وینیل پیرولیدون به وینیل استات (در محدوده 0.4 – 0.7) به عنوان متغیر طراحی و متغیرهای درصد آغازگر (در محدوده 0.4 – 0.5 درصد وزنی) و درصد حلال (در محدوده 35 – 40 درصد وزنی) به عنوان متغیرهای اغتشاش در نظر گرفته شدند. سپس با استفاده از آرایه منفرد L8، هشت آزمایش جهت تعیین مقدار بهینه متغیرها صورت گرفت که پس از تجزیه و تحلیل آماری نتایج، مقدار 0.6 به عنوان مقدار بهینه متغیر طراحی در بازه مورد بررسی انتخاب و مقادیر ظاهری نسبتهای فعالیت مونومری بر مبنای این حالت بهینه ارزیابی گردید.
- Abstract
- Copovidone is a copolymer of vinyl pyrrolidone and vinyl acetate with 60 to 40 weight ratio which has different applications in pharmaceutical and cosmetic industries. The copolymer can be synthesized by free radical solution copolymerization of monomers in presence of appropriate initiator and solvent. The objective of this study was to produce a homogenous copolymer with K-value of about 30. That's why a homogenous copolymer can form a clear aqueous solution which is important in respective industries. On the other hand, heterogeneous copolymer has less solubility in water and its aqueous solution is cloudy. However, it is preferred to use a homogenous product instead of heterogeneous one. To do so, all the patents that have been registered about the Copovidone, were studied and with the other experimental results that had been done in Tofigh Daru Research and Engineering Company, the appropriate process to produce the copolymer was selected as semibatch feeding of components. Also after analyzing the available information, the influential factors and their respective range was determined. Since the flowrate of adding the monomers to the reaction zone should be adjusted based on their reactivity ratio, all the reported values of monomer reactivity ratio and also homopolymerization rate constants of monomers were extracted from literature and then mathematical modeling of the process were done. Design of experiments was carried out by Taguchi method which the weight ratio of vinyl pyrrolidone to vinyl acetate was selected as design factor and the weight percent of initiator and solvent were selected as noise factors. By choosing L8 single array, eight experiments were designed and carried out to decide the optimum level of design factor. Finally, after statistical analysis of results, the optimum value of design factor decided as 0.6 and then based on this optimum condition, the apparent values of monomer reactivity ratio were estimated.
