Wydajna synteza chemiczna z wykorzystaniem ciekłych reagentów
Aby móc wytwarzać wysokiej jakości produkty chemiczne szybciej i taniej, w wielu branżach odchodzi się od produkcji partiami na rzecz produkcji ciągłej. Dwufazowe reakcje ciecz-ciecz odgrywają istotną rolę w produkcji chemikaliów. W ramach finansowanego ze środków UE projektu PILLS ("Process intensification methodologies for liquid-liquid systems in structured equipment") naukowcy podjęli się stworzenia elastycznej i wydajnej technologii produkcji ciągłej w zakresie reakcji ciecz-ciecz. Docelowo badacze chcieli uzyskać wydajność rzędu od kilku litrów (chemikalia czyste) do kilkuset litrów na godzinę (chemikalia luzem). Badania laboratoryjne nad dyspersją, zgodnością materiałów i tworzeniem procesów pozwoliły opracować modele obliczeniowej dynamiki płynów (CFD) oraz stworzyć symulacje reaktora wielofazowego. Oprogramowanie ułatwia badanie wpływu doboru urządzeń oraz warunków produkcji na selektywność złożonych reakcji w systemach ciecz-ciecz. Zbudowano prototypy reaktorów o strukturze mikro i mezo, a w dalszej części projektu skonstruowano uniwersalny zestaw fabryczny, obejmujący gotowe do pracy mikro miksery, reaktory i separatory. Testy na modelowych reakcjach przemysłowych wykazały znaczącą poprawę wydajności, nawet przy niskich prędkościach przepływu, wynoszących około jednego litra na godzinę. Naukowcy zaprojektowali następnie testową instalację badawczą wraz z materiałami konstrukcyjnymi, zautomatyzowanym systemem sterowania oraz rozwiązaniami z zakresu bezpieczeństwa, jak i ochrony zdrowia i środowiska. Reaktory mikro i mezo służące do syntezy chemikaliów luzem przetestowano w różnych warunkach roboczych. Zgromadzoną wiedzę naukowcy uporządkowali w systematyczną metodologię wyboru metody fazowej, udostępnioną w formacie do pobrania z Internetu jako przystępny podręcznik. Produkcja ciągła staje się coraz popularniejsza, a do jej zalet należą krótszy czas, niższe koszty i większa wydajność. Oprogramowanie PILLS powinno ułatwić wybór parametrów wysokoprzepustowej obróbki ciągłej dla dowolnego systemu ciecz-ciecz, pozwalając na uzyskanie ekoefektywnego, bezpiecznego i zrównoważonego procesu produkcji chemikaliów.
