Yüksek basınçlarda CO2-stiren ikili sisteminin faz davranışı

Abstract

Bu tezde, karbondioksitin kritik basıncının biraz altındaki veya üstündeki yüksek basınçlarda ve kritik sıcaklığının üstündeki sıcaklıklarda çalışıldığı için süperkritik akışkan özellikleri ayrıntılı olarak incelenmiştir. Süperkritik akışkanlar, yoğunluk ve çözme gücü bakımından sıvılara, difüzyon ve viskozite gibi taşınım özellikleri bakımından gazlara benzemelerinden dolayı etkili çözücülerdir. Süperkritik akışkanların çözme gücünün sıcaklık ve basınçla ayarlanabilir olması nedeniyle süperkritik akışkanlara dayalı ayırma prosesleri, bilinen ayırma işlemlerine alternatif olarak birçok alanda kullanılmaktadır. Karbondioksit, yanıcı ve zehirli olmaması, ucuz olması, kolay bulunabilen bir madde olması, çevresel problemlere sebep olmaması, düşük kritik sıcaklığa ve makul bir kritik basınca sahip olması gibi özelliklerinden dolayı, süperkritik akışkanlar içinde en çok tercih edilenidir. Süperkritik akışkan ortamında çözünürlük ve faz davranışı hakkındaki bilgilerin elde edilmesi en uygun proses koşullarının belirlenmesi ve ilgili proseslerin tasarlanmasında oldukça önemlidir. Özellikle çözünürlüğün sıcaklık ve basınca olan bağlılığı denge çalışmalarında çok iyi anlaşılmalıdır. Süperkritik ortamda ikili sistemlere ait faz davranışları hem deneysel, hem de kuramsal olarak ayrıntılı bir şekilde incelenebilir, ancak üçlü ve çok bileşenli karışımların kuramsal denge çalışmaları gelişme halindedir. Polimer endüstrisi için önemli bir hammadde olan stirenin karbondioksit içerisindeki çözünürlük ve faz davranışı, 60, 65, 70 ve 75°C sıcaklıklarda, 6-13.4 MPa basınç aralığında incelenmiştir. Stiren-CCh ikili sistemi için statik yöntem kullanılarak elde edilen deneysel bulgular ile Yan der Waals karışım kuralının kullanıldığı Peng-Robinson hal denkleminden bir düzeltme parametresi kullanılarak hesaplanan sonuçlar karşılaştırılmıştır. Buhar-sıvı faz denge evresine ait sonuçların hesaplatılmasında Q-Basic programlama diliyle hazırlanmış ve kaynaklardan alınmış bir bilgisayar yazılımından faydalanılmıştır. Bu ikili sistemin yaklaşık kritik basınç değerleri her bir sıcaklık için deneysel olarak bulunmuştur.