Mikromittakaavan tislaus ja koelaitteisto prosessikehityksessä

Aarne Sundberg

    Tutkimustuotos: Doctoral ThesisCollection of Articles

    Abstrakti

    Työn tarkoituksena oli tutkia mikromittakaavan koelaitteiston käyttökelpoisuus prosessikehityksen kannalta. Työ jakaantui kolmeen eri osaan; termodynaamisen tasapainon mittauksiin, mikrotislaimen kehittämiseen ja prosessikehitykseen mikromittakaavan koelaitteistolla. Termodynaamisen tasapainon mittauksissa mitattiin kymmenelle kahden komponentin seokselle 361 neste-höyry–tasapainopistettä, 83 höyrynpainepistettä puhtaille komponenteille, sekä 27 eksessientalpiapistettä ja eksessitilavuuspistettä. Mittausten oikeellisuus varmistettiin vertaamalla tuloksia kirjallisuusarvoihin. Faasitasapainomittausten oikeellisuus varmistettiin lisäksi termodynaamisen konsistenssin perusteella ja vertaamalla mittausten kokonaispainetta ekvimolaarisessa pitoisuudessa. Faasitasapainomittauksen tulokset mallinnettiin käyttäen Soave-Redlich-Kwong tilanyhtälöä ja Hayden-O'Connel yhtälöä höyryfaasin fugasiteettien laskemiseen sekä Non-Random Two Liquid, Wilson, Universal Quasi-chemical ja Universal Quasi-chemical Functional group Activity Coefficients malleja nestefaasin suhteellisten aktiivisuuskertoimien laskentaan. Mallinnuksen oikeellisuus todennettiin vertaamalla aktiivisuuskerroinmalleilla laskettuja tasapainopisteitä kirjallisuudessa esitettyihin tuloksiin. Uuden tyyppinen mikrotislain kehitettiin perustuen levymäiseen rakenteeseen, jossa käytettiin avosoluista metallivaahtoa täytekappaleena. Mikrotislainta tutkittiin kahdella erilaisella operointitavalla; lämpöputkityyppisellä ja modulaarisella. Lämpöputkityyppisessä operoinnissa tislaimen toimintaa säädettiin pintalämpötilan avulla. Modulaarisessa operointitavassa pohjakiehutin ja höyryn lauhdutin sijaitsivat tislaimen ulkopuolella, mikä on yleisempi ratkaisu teollisen mittakaavan tislaimissa. Mikromittakaavan koelaitteistosta saatavan tiedon käyttökelpoisuutta prosessikehityksessä tutkittiin käyttäen eetteröintiä mallireaktiona. Työssä mitattiin ja mallinnettiin virtojen koostumuksen muuttumista, reaktiotasapainoa ja tuotteiden erotusta lähtöaineista. Mittaustulokset korreloivat suurella tarkkuudella prosessimallin kanssa. Tämä osoittaa, että kun olennaiset prosessivaiheet on sisällytetty koelaitteistoon, voidaan mikromittakaavan laitteistosta saatavaa tietoa hyödyntää prosessimallien validointiin. Mikromittakaavan koelaitteistosta saatavan tiedon käyttökelpoisuutta prosessikehityksessä tutkittiin käyttäen eetteröintiä mallireaktiona. Työssä mitattiin ja mallinnettiin virtojen koostumuksen muuttumista, reaktiotasapainoa ja tuotteiden erotusta lähtöaineista. Tuloksia verrattiin prosessimallin tuloksiin. Prosessimallin tulokset vastasivat suurella tarkkuudella mittaustuloksia, mikä osoittaa mikromittakaavan laitteistosta saatavan tiedon laadun ja määrän olevan riittävä prosessimallien validointiin.
    Julkaisun otsikon käännösMikromittakaavan tislaus ja koelaitteisto prosessikehityksessä
    AlkuperäiskieliEnglanti
    PätevyysTohtorintutkinto
    Myöntävä instituutio
    • Aalto-yliopisto
    Valvoja/neuvonantaja
    • Alopaeus, Ville, Vastuuprofessori
    • Uusi-Kyyny, Petri, Ohjaaja
    Kustantaja
    Painoksen ISBN978-952-60-5986-0
    Sähköinen ISBN978-952-60-5985-3
    TilaJulkaistu - 2014
    OKM-julkaisutyyppiG5 Tohtorinväitöskirja (artikkeli)

    Tutkimusalat

    • mikrotislaus
    • mikroplant
    • prosessikehitys

    Sormenjälki

    Sukella tutkimusaiheisiin 'Mikromittakaavan tislaus ja koelaitteisto prosessikehityksessä'. Ne muodostavat yhdessä ainutlaatuisen sormenjäljen.

    Siteeraa tätä