Proizvodnja etilnih estera viših masnih kiselina u mikroreaktorskim sustavima

master's thesis

• Title (english): Fatty acid ethyl ester production in microreactor systems
• Author: Dino Ištef
• Mentor: Domagoj Vrsaljko (mentor)
• Committee member: Domagoj Vrsaljko (predsjednik povjerenstva)
• Committee member: Mirela Leskovac (član povjerenstva)
• Committee member: Anita Šalić (član povjerenstva)
• Granter: University of Zagreb; Faculty of Chemical Engineering and Technology; Zagreb
• Defense date and country: 2023-09-27, Croatia
• Scientific / art field, discipline and subdiscipline: TECHNICAL SCIENCES; Chemical Engineering

Abstract

U ovom radu, postavljeni ciljevi su usmjereni na 3D-ispis mikroreaktora sa statičkim miješalicama, s namjerom potvrde njihove primjenjivosti u proizvodnji biodizela i dokazivanja prednosti upotrebe statičkih miješalica u poboljšanju procesa miješanja i, sukladno tome, uspješnosti reakcije. U tu svrhu, aditivnom proizvodnjom tj. tehnologijom digitalne obrade svjetlom izrađeni su mikroreaktori sa statičkim miješalicama te je provedena analiza utjecaja različitih geometrija kanala i vremena zadržavanja na konverziju, kojom je definirana uspješnost reakcije. U eksperimentalnom dijelu, 3D-ispisana su dva tipa mikroreaktora: jedan sa statičkim miješalicama u obliku dva srca, a drugi sa statičkim miješalicama u obliku srca i pregradama. Reakcijom transesterifikacije provela se sinteza etilnih estera viših masnih kiselina, a protok reaktanata bio je osiguran korištenjem dviju injekcijskih pumpi. Identifikacija i karakterizacija dobivenih produkata izvršena je metodom toplinske analize, odnosno diferencijalnom pretražnom kalorimetrijom i metodom infracrvene spektroskopije s Fourierovim transformacijama, koja je omogućila određivanje konverzije. Dobiveni rezultati potvrđuju da su 3D-ispisani mikroreaktori prikladni za proizvodnju biodizela, s najvećom konverzijom postignutom u mikroreaktoru sa statičkim miješalicama u obliku dva srca pri najdužem definiranom vremenu zadržavanja. Ovim istraživanjem ostvareni su zadani ciljevi, a istodobno je pružen detaljniji uvid u primjenu statičkih miješalica u mikroreaktorskim sustavima za proizvodnju biodizela.

Abstract (english)

In this study, the set objectives were focused on 3D printing of microreactors with static mixers, with the intention of confirming their applicability in biodiesel production and demonstrating the benefits of static mixers in improving the mixing process and, consequently, reaction efficiency. To achieve these goals, microreactors with static mixers were made by additive manufacturing, i.e. digital light processing technology, while analyzing the impact of different channel geometries and retention times on conversion, which defined the success of the reaction. In the experimental part, two types of microreactors were 3D printed: one with static mixers shaped like two hearts, and the other with static mixers and baffles. Synthesis of fatty acid ethyl esters was carried out by the transesterification reaction, and the flow of reactants was ensured using two syringe pumps. Identification and characterization of the obtained products were performed using thermal analysis, particularly differential scanning calorimetry, and Fourier-transform infrared spectroscopy, allowing for determination of conversion. The results obtained confirm that the developed microreactors are highly suitable for biodiesel production, with the highest conversion achieved in the microreactor with static mixers shaped like two hearts at the longest defined retention time. This research accomplishes the outlined objectives and provides insight in the understanding of the application of static mixers in microreactor systems for biodiesel production.

• Keywords: mikroreaktor; statička miješalica; aditivna proizvodnja; DLP; FAEE
• Keywords (english): microreactor; static mixer; additive manufacturing; DLP; FAEE
• Language: croatian
• URN:NBN: urn:nbn:hr:149:166140
• Study programme: Title: Chemical Engineering - Graduate study; Study programme type: university; Study level: graduate; Academic / professional title: sveučilišni/a magistar/magistra inženjer/inženjerka kemijskog inženjerstva (sveučilišni/a magistar/magistra inženjer/inženjerka kemijskog inženjerstva)
• Type of resource: Text
• File origin: Born digital
• Access conditions: Open access
• Created on: 2023-11-24 08:46:41