Inżynieria otrzymywania ciągłych, wysokowydajnych, monolitycznych mikroreaktorów (2011/01/B/ST8/03855)
Czas trwania: 2011 - 2014
Opis
Krzemionkowe monolityczne mikroreaktory są nowym, obiecującym rozwiązaniem procesowym do ciągłej, drobnotonażowej produkcji chemikaliów o specjalnych właściwościach. Podstawową cechą proponowanych reaktorów jest obecność systemu przelotowych kanałów – tworzonych przez makropory, które są połączone z obecnymi w szkielecie krzemionkowym mikro- lub mezoporami, co zapewnia z jednej strony małe opory przepływu ciekłych mediów, a z drugiej strony - dużą powierzchnię właściwą, umożliwiającą osiągniecie dużego stężenia centrów sorpcyjnych/katalitycznych w jednostkowej objętości monolitu. W porównaniu z laboratoryjnymi reaktorami okresowymi oraz reaktorami z upakowanym złożem, monolityczne mikroreaktory charakteryzują się od kilku do kilkunastu razy większą wydajnością, a w przypadku reaktorów przemysłowych nawet ponad 500 razy. Projekt dotyczy inżynierii i projektowania mikroreaktorów oraz ich zastosowań procesowych. Przewidziane badania zmierzają do wyeliminowania istniejących w mikroreaktorach ograniczeń na poziomie molekularnym, nano i w makro skali. W ten sposób przyczynią się do lepszego zrozumienia i pogłębienia stanu wiedzy o zasadach racjonalego projektowania, wykonywania i ekspolatacji monolitycznych mikroreaktorów. Tym samym badania te, bez wątpienia, posiadają charakter podstawowy w zakresie inżynierii mikroreaktorów chemicznych.
Cele
Głównym celem projektu jest opracowanie sposobu otrzymywania nowych, monolitycznych mikroreaktorów z wbudowanymi aktywnymi centrami katalitycznymi o właściwościach kwasowych i utleniających oraz zbadanie ich właściwości (mechanicznych, hydrodynamicznych i katalitycznych), co pozwoli na opracowanie zasad ich projektowania, stosowania i przenoszenia skali. Założony cel planuje się osiągnąć poprzez realizację szczegółowych badań dotyczących: i) wpływu sposobu tworzenia bimodalnej struktury porów na właściwości monolitów oraz, przed wszystkim, na ich wytrzymałość i stabilność w warunkach ciągłych procesów chemicznych w fazie ciekłej, ii) wzmocnienia szkieletu krzemionkowego, według oryginalnego pomysłu autorów wniosku, oraz zwiększenia rozmiarów makroporów – co rokuje nadzieje na znaczący postęp, w porównaniu z monolitycznymi mikroreaktorami opisanymi w literaturze, iii) wpływu sposobu wprowadzania aktywnych katalitycznie centrów: kwasowych i utleniających na ich strukturę molekularną i właściwości oraz połączenie/oddziaływanie ze szkieletem monolitu, iv) właściwości katalitycznych w wybranych ciągłych procesach chemicznych. Zespoły:
