Description du projet
Améliorer l’efficacité des systèmes à fluide comprimé
Les systèmes à fluide comprimé jouent un rôle essentiel dans divers processus industriels, en contribuant à l’efficacité globale. Cependant, ces systèmes se heurtent souvent à des problèmes liés à des défauts d’homogénéité qui peuvent avoir des conséquences négatives sur l’ensemble de la chaîne opérationnelle. Ces défauts d’homogénéité émergent en raison de l’utilisation de techniques à haute pression offrant des diffusivités inférieures à la viscosité cinématique, ce qui engendre des variations indésirables au cours du processus de mélange. Pour remédier à ces problèmes, le projet Inhomogeneities, financé par l’UE, entend développer une solution innovante de spectroscopie Raman non invasive. Cette technologie de pointe permettra aux utilisateurs d’analyser les processus à la recherche de défauts d’homogénéité, de réaliser des contrôles efficaces et de prévenir les problèmes majeurs. En améliorant l’efficacité des systèmes à fluide comprimé et en réduisant les déchets, ce projet ouvrira la voie à des avancées significatives dans les opérations industrielles.
Objectif
Compressed fluid systems handled in high pressure processes feature diffusivities smaller than the kinematic viscosity. Therefore during mixing the lifetime of micro(µ)-scale(s) inhomogeneities exceeds that one of macro(m)-scale(s) inhomogeneities. Thus m-s homogeneous systems can still exhibit µ-s inhomogeneities. They affect the functioning-chain of processes, e.g. reactions and phase-transitions or –separations, which themselves also take place on a sub-macro-scale.
Therefore it will be analyzed in situ how µ-s inhomogeneities influence the functioning chain of the particle generation (supercritical antisolvent technology), the reaction (high pressure combustion), and the phase-separation or phase-transition mechanisms (surfactant-free CO2-based micro-emulsions and gas hydrates) and to which extend these inhomogeneities are responsible for the characteristics of the product, such as unfavourable size distributions of particulate products and/or pollutant emissions.
On this purpose the here proposed and self-developed non-invasive and in situ Raman spectroscopic technique considers the INTENSITY-ratios of Raman signals to analyze the m-s composition and the SIGNATURE of the OH stretch vibration Raman signal of water (or alcohols) to analyze the µ-s composition of fluid mixtures. The SIGNATURE of the OH stretch vibration Raman signal is influenced by the development of the hydrogen bonds -an intermolecular interaction- and thus provides the µ-s composition, though the probe volume of the Raman sensor is m-s. The signal-INTENSITY-ratio and signal-SIGNATURE are extracted both from one and the same “m-s” Raman spectrum of the mixture. This allows the comparison of the degree of mixing on m-s and µ-s simultaneously, and enables the analysis of whether a system at any instance of mixing (instance of the onset of a reaction or a phase transition or –separation) has reached the favourable µ-s homogeneity, which would result in homogeneous and uniform products.
Champ scientifique
- engineering and technologyenvironmental engineeringenergy and fuelsfossil energynatural gas
- natural scienceschemical sciencesorganic chemistryalcohols
- engineering and technologychemical engineering
- natural scienceschemical sciencesorganic chemistryaliphatic compounds
- natural scienceschemical sciencesphysical chemistry
Programme(s)
Thème(s)
Régime de financement
ERC-STG - Starting GrantInstitution d’accueil
09599 Freiberg
Allemagne