Search

Tržište danas zahtijeva od industrije prijelaz s masovne proizvodnje na personaliziranu proizvodnju, gdje je svaki proizvod napravljen i prilagođen svom klijentu. Samim time potreba za reaktorima velikih volumena se smanjuje, a kao potencijalna zamjena za njih na tržištu se pojavljuju milireaktori. Prostora za milireaktore ima najviše u finim industrijama kao što su farmaceutska i kemijska, jer ih odlikuje odličan prijenos tvari i topline što samo po sebi uvjetuje efikasnije i bolje iskorištene sustave. Dodatak statičkih miksera u milireaktor može rezultirati dodatnim poboljšanjem procesa. Cilj ovog rada bio je napraviti pregled statičkih miksera koji se koriste u industriji te izraditi milireaktore s konstruiranom geometrijom statičkih miksera i u njima provesti Fentonovu reakciju. Postupkom aditivne proizvodnje, stereolitografijom, izrađeni su milireaktori. Cijevni milireaktor bez statičkih miksera korišten je kao referentni, dok drugi milireaktori imaju ugrađene statičke miksere. U milireaktorima je provedena Fentonova reakcija, a iskorištenje reakcije izračunato je omjerom molarnih protoka na početku i kraju reakcije. Za vrijeme provođenja Fentonove reakcije s fiksnim vremenom zadržavanja uočen je pravilan rast konverzija s porastom vremena zadržavanja. Iskorištenje reakcije proporcionalno se povećava s duljinom trajanja reakcije što je očekivano. Bolja učinkovitost cijevnog milireaktora u odnosu na milireaktore sa statičkim mikserima uzrokovana je mrtvim volumenima zbog kojih ne dolazi do miješanja te najvjerojatnije premale stabilnosti kemikalija korištenih u reakciji. The market today requires the industry to transition from mass production to personalized production, where every product is made and customized for its client. As a result, the need for large-volume reactors is decreasing, and millireactors are emerging as a potential replacement for them. The space for millireactors is most prevalent in fine industries such as the pharmaceutical and chemical industries, as they are characterized by excellent substance and heat transfer, which in itself conditions more efficient and better used systems. The addition of static mixers to the millireactor can result in further process improvement. The aim of this paper was to show static mixers used in industry and to create a millireactor with a constructed geometry of static mixers and conduct a Fenton reaction in them. Millireactors were fabricated by the additive manufacturing process called stereolithography. The tube millireactor without static mixers was used as a reference, while the other millireactor had static mixers installed. Fenton reaction was performed in millireactors and the yield was calculated by the ratio of molar flow rates at the beginning and end of the reaction. During the Fenton reaction with a fixed retention time, a regular increase in conversions was observed with an increase in retention time. The yield of the reaction increases proportionally with the length of the reaction as expected. The better performance of the tube millirector relative to the millireactors with static mixers is caused by dead volumes that eliminate mixing and most likely the stability of the chemicals used in the reaction is insufficient.

The mixing process greatly influence the quality of the intermediate and/or the final product, moreover, the parameters of the mixing process and the design of used equipment have a strong impact on mixing efficiency, the quality and the price of the product. In this article, Discrete Element Method is used for modeling of granular flow in multiple static mixer applications (Komax and Ross configurations were utilized). Computational Fluid Dynamic method was chosen for fluid flow modeling, using Eulerian multiphase model. Coupling of these two methods provides reliable, sufficiently correct and adequate results of proposed model compared to experimental measurements. The aim of this article is to predict the behavior of granules in different mixer configuration and to optimize parameters of the mixing process taking into account the duration of the mixing process and the quality of mixture, as well as the price of final product. Proces mešanja veoma utiče na kvalitet krajnjeg poluproizvoda i/ili krajnjeg proizvoda, a parametri procesa mešanja i dizajn opreme veoma utiču na efikasnost mešanja, kvalitet proizvoda i cenu proizvoda. U ovom radu, prikazana je upotreba metode diskretnih elemenata (engl. Discrete Element Method - DEM) na modelovanje mešanja granula u različitim konfiguracijama statičkih mešača (korišćene su različite Komax i Ross konfiguracije za mešanje). Za modelovanje protoka fluida primenjena je metoda računske dinamike fluida (engl. Computational Fluid Dynamic - CFD), korišćenjem Ojlerovog višefaznog modela. Povezivanjem rezultata ove dve metode dobija se pouzdan, dovoljno tačan i adekvatan model koji daje rezultate koji odgovaraju eksperimentalnim merenjima. Praćene su i analizirane trajektorije, brzine i ubrzanja čestica, u cilju procene kvaliteta procesa mešanja. Dobro poznati kriterijum za kvalitet mešanja, pod nazivom relativna standardna devijacija (RSD) je korišćen za ovu svrhu. Optimizacija dimenzija i parametara mešanja u statičkoj mešalici je izvedena korišćenjem matematičkog modeliranja. Cilj ovog rada je bio da se predvidi ponašanje granulamog materijala u različitim konfiguracijama mešalica i da optimizuje parametre procesa uzimajući u obzir trajanje procesa mešanja, kvalitet mešavine i cenu finalnog proizvoda mešanja. U istraživanju je primećeno da su Komax elementi primenljiviji, u poređenju sa Ross elementima, posebno kada je visina instalacije mala. Međutim, upotreba Ross je finansijski prihvatljivija, zbog njegove jednostavnije geometrije. Dodatna pregrada sa kvadratnim otvorima, koja se postavlja na izlazu iz statičke mešalice, koristi se da bi se umirilo kretanje granula na obodu cevi, kao i da smanji segregaciju granula.