Projekti / Programi
Kemijsko reakcijsko inženirstvo
01. januar 1999
- 31. december 2003
| Koda |
Veda |
Področje |
Podpodročje |
| 2.02.00 |
Tehnika |
Kemijsko inženirstvo |
|
| Koda |
Veda |
Področje |
| T350 |
Tehnološke vede |
Kemijska tehnologija in inženirstvo |
Kemijska kinetika, transportni pojavi, kinetika nekatalitskih in katalitskih reakcij, veefazni reaktorji, optimiranje in modeliranje kemijskih reaktorjev
Raziskovalci (9)
| št. |
Evidenčna št. |
Ime in priimek |
Razisk. področje |
Vloga |
Obdobje |
Štev. publikacijŠtev. publikacij |
| 1. |
09773 |
dr. Jurkica Batista |
Kemijsko inženirstvo |
Raziskovalec |
2001 - 2003 |
128 |
| 2. |
03124 |
dr. Gorazd Berčič |
Kemijsko inženirstvo |
Raziskovalec |
2001 - 2003 |
135 |
| 3. |
04332 |
dr. Stanko Hočevar |
Kemijsko inženirstvo |
Raziskovalec |
2001 - 2003 |
302 |
| 4. |
00849 |
dr. Janez Levec |
Kemijsko inženirstvo |
Vodja |
2001 - 2003 |
466 |
| 5. |
19035 |
dr. Damjan Nemec |
Kemijsko inženirstvo |
Raziskovalec |
2001 - 2003 |
19 |
| 6. |
11874 |
dr. Albin Pintar |
Kemijsko inženirstvo |
Raziskovalec |
2001 - 2003 |
852 |
| 7. |
21788 |
Erik Stritih |
|
Raziskovalec |
2001 - 2003 |
10 |
| 8. |
16347 |
dr. Marko Šetinc |
Interdisciplinarne raziskave |
Raziskovalec |
2001 - 2002 |
87 |
| 9. |
21517 |
dr. Matevž Vospernik |
Kemijsko inženirstvo |
Raziskovalec |
2002 - 2003 |
16 |
Organizacije (1)
| št. |
Evidenčna št. |
Razisk. organizacija |
Kraj |
Matična številka |
Štev. publikacijŠtev. publikacij |
| 1. |
0104 |
Kemijski inštitut |
Ljubljana |
5051592000 |
20.932 |
Povzetek
Kemijsko reakcijsko inženirstvo je sinteza kemijske kinetike, transportnih pojavov ter dinamike fluidov. Kinetiena enaeba, ki matematieno opredeljuje hitrost spreminjanja reaktantov v produkte med kemijsko reakcijo, je neobhodno potrebna za naertovanje novih in optimiranje že obstojeeih homogenih ali heterogenih reakcijskih sistemov. Hitrost kemijske reakcije je intenzivno merilo napredovanja reakcije in je ni mogoee neposredno izmeriti, niti ne ab initio napovedati. Za njeno kvantitativno doloeitev je zato treba uporabiti zelo zahtevne eksperimentalne tehnike. Matematiena oblika kinetiene enaebe je neodvisna od tipa eksperimentalnega reaktorja, zato je mogoee za poskuse izbrati sistem, ki zagotovi idealno tokovno obliko fluida (eepastega ali mešalnega) in odsotnost vseh transportnih uporov. V primerih, ko reakcija poteka le v eni fazi, je eksperimentiranje relativno enostavno, zelo pa se poveea zahtevnost, ko sta prisotni dve ali vee faz. Tedaj je pogosto treba zgraditi povsem nov tip laboratorijskega reaktorja in v njem najprej opredeliti obliko toka oziroma odmik od idealne toka in šele potem opraviti kinetiene eksperimente. Da bodo v laboratorijskih reaktorjih pridobljene kinetiene enaebe uporabne tudi v industrijskih reaktorjih, morajo biti eksperimenti izvedeni pri pogojih, ki vladajo v teh reaktorjih (visoka temperatura in/ali tlak), kar zahteva posebej skrbno konstrukcijo eksperimentalnega sistema. Poleg osnovnega namena, tj. pridobitev kinetiene enaebe, pa pravilno naertovano in izvedeno ekperimentiranje v laboratorijskih reaktorjih daje tudi veliko informacij o samem poteku reakcije. Za razliko od enostavnih, stacionarnih eksperimentov, ki so prevladovali v preteklem obdobju, nudijo tranzitivni eksperimenti mnogo vee informacij o reakcijskem sistemu. To še zlasti velja za heterogene katalitske reakcije, ko rezultati nestacionarnega eksperimentiranja dajejo med drugim tudi napotke za pripravo novih katalizatorjev. Z eksperimentalno preverjeno kinetieno enaebo je mogoee delovanje industrijskega reaktorja simulirati s pomoejo razlienih matematienih modelov, katerih zahtevnost raste s številom prisotnih faz in odmikom od idealnega toka. Seveda se pri nestacionarno obratujoeih reaktorjih zahtevnost simulacije še dodatno poveea. Primerjava izraeunanih koncentracijskih in temperaturnih profilov ter reakcijske selektivnosti z vrednostmi, izmerjenimi na pilotni napravi, omogoea izbiro pravega modela in dalje služi za dimenzioniranje industrijskega reaktorja.Sinteza metanola v tekoei fazi in katalitska denitrifikacija pitne vode sta primera, ki bosta raziskovalno skupino zaposlovala v prihodnjih letih. Prva se izvaja v trifaznem kapalnem reaktorju pri povišanem tlaku in temperaturi, zato bo kvantitativna opredelitev omenjenih interakcij za uspešno modeliranje izrednega pomembna. Pri odstranjevanje nitratov in nitritov, ki se prav tako izvaja v trifaznem reaktorju, bo poudarek na pripravi visoko selektivnih katalizatorjev, ki pospešujejo redukcijo, vendar tako, da se reakcija ustavi na elementarnem dušiku in da ne poteee naprej do amoniaka ter razvoju kombiniranega fizikalno-kemijskega in katalitskega procesa.
Pomen za razvoj znanosti
Raziskovalna skupina, ki predlaga program Kemijsko reakcijsko inženirstvo, je moeno vpeta v mednarodno raziskovalno dejavnost. Za raziskovanje kapalnega reaktorja je njen vodja dobil prvo sofinanciranje s strani ameriške (NSF) že koncem sedemdesetih, drugega pa v zaeetku osemdesetih let. Njene pionirske raziskave na podroeju katalitske oksidacije organskih polutantov v industrijskih vodah je v zaeetku devetdesetih izdatno sofinancirala Evropska skupnost (DG XII). Prav zaradi inovativnosti v tem projektu je bila skupina kasneje povabljena k sodelovanju v evropski projekt, v katerem so že aktivno delovale skupine iz Velike Britanije, Italije, Španije in Greije. Nadaljnja povabila k sodelovanju v projekt BRITE-EURAM III (firma KTI, Italija) in KOPERNIKUS projekt (firma Xytel, Nizozemska), v katerih prijaviteljici žal nista bili uspešni, kažejo, da je raziskovana skupina željen partner v mednarodnem sodelovanju. Odmevnost raziskovalnih rezultatov, vee povabil za plenarne predavatelje na mednarodnih konferencah, s elanstvom v znanstvenih odborih mednarodnih konferenc ter zaupanje za organizacijo le-teh, nedvoumno potrjujejo, da si je skupina v zadnji dekadi moeno utrdila položaj med vodilnimi akademskimi laboratoriji na podroeju kinetike oksidacije organskih polutantov in katalitske denitrifikacije pitnih vod ter spremljajoeih tehnologij. Z nadaljevanjem raziskav fenomenov v kapalnem reaktorju, ki obratuje pri visokih tlakih, bo skupina obdržala eno vidnejših vlog tudi na tem podroeju.
Pomen za razvoj Slovenije
Potreba po kvantitativnem zapisu hitrosti kemijske transformacije snovi je vee ali manj prisotna v vsaki kemijski, petrokemijski in farmacevtski tovarni. S takim infrastrukturnim znanjem so se sodelavci skupine že izkazali pri poveeanju proizvodne kapacitete formaldehida za 40% (l. 1982) ter razvoju katalitskega postopka za pridobivanje dimetil etra iz metanola (l. 1990) za NAFTO Lendava. Odloeilno so pripomogli pri odloeitvi za postavitev eistilne naprave v škofjeloški TERMIKI (l. 1986) ter pri opredeljevanju tehnologije eišeenja industrijskih odpadnih vod v tovarni LEK-Mengeš (l. 1996-97). Kot posebno referenco pa velja omeniti dimenzioniranje in postavitev reaktorja z gošeo za hidrogeniranje ergot alkaloidov v mengeškem obratu LEK-a (l. 1977), za kar so avtorji prejeli nagrado Sklada B. Kidriea, sam proces pa še danes uspešno obratuje. Prav reference, znanje in zahtevna oprema, ki jo poseduje laboratorij, omogoeajo raziskovalni skupini, da se lahko v vsakem easu vkljuei v sodelovanje s slovensko industrijo. Tak je zadnji primer, ko lekovim strokovnjakom pomagajo pri razvoju in optimizaciji novih procesov. Pred easom je skupina zakljueila raziskave dearomatizacije topil za NAFTO Lendava (l. 1998).Študij interakcij med transportnimi pojavi in kinetiko katalitskega hidrogeniranja ogljikovega mono- in dioksida v kapalnem reaktorju je sicer fundamentalnega znaeaja, vendar bodo rezultati tudi neposredno uporabni. Uporabnost pridobljenih znanj najbolje dokazuje sofinanciranje projekta s strani NAFTE Lendava, ki jo zanima dobitek metanola v funkciji koncentracije ogljikovega dioksida ter easovna odvisnost aktivnosti katalizatorja. Procesa denitrifikacije pitne vode zaenkrat še ni mogoee ekstrapolirati do komercialne stopnje, dogovor pa je sklenjen s Ptujskim vodovodom, da se ob njihovem erpališeu na Dravskem polju postavi pilotna enota. Pozitivni rezultati bodo omogoeili trženje procesa tudi izven meja domovine.
Najpomembnejši znanstveni rezultati
Zaključno poročilo
Najpomembnejši družbeno–ekonomsko in kulturno relevantni rezultati
Zaključno poročilo
