Characterization of micromixing in batch and SSE reactor for high viscous systems

Abstract

Binnen chemische processen is een optimale massaoverdracht noodzakelijk om een hoge reactiekinetiek te garanderen. Efficiënte micromenging verbetert massaoverdracht door de diffusiepadlengte van reagentia te verminderen. Het mengen wordt vergemakkelijkt door het gebruik van solventen, maar brengt extra scheidingsstappen en extra afvalstromen met zich mee. Solvent-vrije procesintensificatie dringt zich dus op, maar de toenemende viscositeit vormt een uitdaging aangezien deze de menging bemoeilijkt. Single-screw extrusiereactoren kunnen deze uitdaging overwinnen, hoewel de menging vaak suboptimaal is. Daarom onderzoekt deze thesis of het gebruik van een schroefreactor, uitgerust met gespecialiseerde mengelementen, de micromenging kan verbeteren. Het doel van deze thesis is het karakteriseren van micromenging in een schroefreactor voor waterige oplossingen en viskeuze oplossingen tot 100 mPa·s. De Villermaux-Dushmann-methode wordt gebruikt om micromenging bij verschillende roersnelheden en injectiedebieten te karakteriseren. Daarnaast worden verschillende mengelementen, namelijk Normal pin en Saxton, en verschillende schroefconf-iguraties bestudeerd om micromenging te optimaliseren. Deze thesis toont aan dat het verhogen van de viscositeit een negatieve invloed heeft op de micromengefficiëntie in zowel batch- als schroefreactor. Verder bieden Saxton-mengelementen de meest efficiënte micromenging voor mengsels van 1 mPa·s en 100 mPa·s. Daarnaast heeft de schroef-configuratie geen significant effect op de micromengefficiëntie.