Fundamentals of Instantaneous Gas-Liquid Reactions and Application in Process Design

Promovendus/a: Pieter Janssens

Promotor(en): prof. Joris Thybaut, dr. ir. Jeroen Poissonnier

Chemische reacties tussen stoffen die zich in verschillende aggregatietoestanden (zoals gas, vloeistof en vast) bevinden zijn alomtegenwoordig in de chemische industrie. Hierin speelt het stoftransport doorheen de verschillende fasen een cruciale rol, waardoor deze processen de afgelopen 100 jaar uitvoerig werden bestudeerd. Voor gas-vloeistof systemen heeft dit geleid tot een handvol transportmodellen, waaronder het film- en penetratiemodel. Deze modellen worden tot op vandaag uitvoerig gebruikt bij het ontwerpen en optimaliseren van productieprocessen. Een bijzonder type gas-vloeistof reacties zijn de zogenaamde “instantane reacties”, waarbij de reactiesnelheid zo hoog is dat het stoftransport de reactievoortgang bepaalt. In deze thesis wordt aangetoond dat de huidige criteria om een instantane reactie te identificeren ontoereikend zijn wanneer de concentratie van het gasfasereagens aan de fasegrens veel groter is dan die van het reagens in de bulk van de vloeistof. Zo’n reactantverhouding komt nochtans vaak voor in de chemische industrie, zoals in het selectief verwijderen van onzuiverheden in een productstroom. Op basis van de bestaande criteria werden breder toepasbare criteria afgeleid die geldig zijn voor alle reactantverhoudingen, en dit zowel voor het film- als penetratiemodel. Vervolgens worden deze criteria toegepast in een procesontwerp voor de duurzame productie van een essentiële grondstof voor de kunststoffenindustrie, butadieen.