Abstrakt pracy: „Koncepcja procesu hybrydowego produkcji mleczanu etylu”

praca inżynierska, autor: Justyna Rodak

Proces hybrydowy powstaje w wyniku połączenia co najmniej dwóch jednostkowych procesów chemicznych wzajemnie się uzupełniających, to jest reakcji chemicznej z techniką separacji lub dwóch różnych technik separacyjnych. Dzięki zastosowaniu procesu hybrydowego możemy wpłynąć na wydajność każdego ze składowych procesów. Procesy hybrydowe znajdują najczęściej zastosowanie wówczas, gdy mamy do czynienia z równowagowo i/lub kinetycznie kontrolowanymi reakcjami chemicznymi, lub rozdzielaniem mieszanin posiadających granice rozdzielania (np. azeotrop). Często w wyniku usunięcia produktu lub produktów reakcji chemicznej możemy wyeliminować niepożądane reakcje chemiczne, a także zwiększyć wydajność procesu i uprościć rozdzielanie mieszaniny poreakcyjnej. W niniejszej pracy przedstawiono metodologię, którą należy się kierować podczas projektowania i analizy procesu hybrydowego. Metodyka ta składa się z trzech etapów: (1) projektowania i analizy procesu, (2) wdrożenia i (3) walidacji. Część przedstawionej metodyki została zastosowana do projektowania koncepcyjnego procesu hybrydowego do produkcji mleczanu etylu.

Mleczan etylu powstaje w wyniku reakcji estryfikacji kwasu mlekowego i etanolu. W wyniku przeprowadzonej analizy zaproponowano połączenie reakcji estryfikacji z ekstrakcją. Zadaniem ekstrakcji jest oddzielenie produktu głównego od produktu ubocznego (wody). Istotą zaproponowanej techniki rozdziału jest wytworzenie drugiej fazy (wodnej lub organicznej) za pomocą odpowiedniego rozpuszczalnika i prowadzenie reakcji estryfikacji w fazie organicznej. W takim połączeniu reakcji chemicznej z jednoczesną ekstrakcją powstaje proces hybrydowy. Z prowadzenia procesu ekstrakcji i reakcji estryfikacji mleczanu etylu wynika konieczność doboru rozpuszczalnika. Dobrany rozpuszczalnik musi spełniać ograniczenia procesu związaną z temperaturą prowadzenia procesu i jego niereaktywności z substratami i produktami reakcji. Samego doboru rozpuszczalnika dokonano przy pomocy narzędzia wspomagania komputerowego ICAS-ProCAMD. Wykonana analiza równowagi fizycznej mieszaniny poreakcyjnej z n-dekanem, jako rozpuszczalnikiem, wykazała, że n-dekan wytworzy drugą fazę, fazę organiczną, zawierającą wysokie stężenie mleczanu etylu oraz substratów reakcji estryfikacji przy ich niskiej zawartości w fazie wodnej.