Proizvodnja etilnih estera viših masnih kiselina u mikroreaktorskim sustavima

diplomski rad

• Naslov (engleski): Fatty acid ethyl ester production in microreactor systems
• Autor: Dino Ištef
• Mentor: Domagoj Vrsaljko (mentor)
• Član povjerenstva: Domagoj Vrsaljko (predsjednik povjerenstva)
• Član povjerenstva: Mirela Leskovac (član povjerenstva)
• Član povjerenstva: Anita Šalić (član povjerenstva)
• Ustanova koja je dodijelila akademski / stručni stupanj: Sveučilište u Zagrebu; Fakultet kemijskog inženjerstva i tehnologije; Zagreb
• Datum i država obrane: 2023-09-27, Hrvatska
• Znanstveno / umjetničko područje, polje i grana: TEHNIČKE ZNANOSTI; Kemijsko inženjerstvo

Sažetak

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.

Sažetak (engleski)

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.

• Ključne riječi: mikroreaktor; statička miješalica; aditivna proizvodnja; DLP; FAEE
• Ključne riječi (engleski): microreactor; static mixer; additive manufacturing; DLP; FAEE
• Jezik: hrvatski
• URN:NBN: urn:nbn:hr:149:166140
• Studijski program: Naziv: Kemijsko inženjerstvo; Vrsta studija: sveučilišni; Stupanj studija: diplomski; Akademski / stručni naziv: sveučilišni/a magistar/magistra inženjer/inženjerka kemijskog inženjerstva (univ. mag. ing. cheming.)
• Vrsta resursa: Tekst
• Način izrade datoteke: Izvorno digitalna
• Prava pristupa: Otvoreni pristup
• Datum i vrijeme pohrane: 2023-11-24 08:46:41