Factors affecting uncertainty in evaporation plant design for an industrial solvent
No Thumbnail Available
URL
Journal Title
Journal ISSN
Volume Title
School of Chemical Engineering |
Master's thesis
Authors
Date
2024-10-24
Department
Major/Subject
Biomass Refining
Mcode
Degree programme
Master's Programme in Chemical, Biochemical and Materials Engineering
Language
en
Pages
62
Series
Abstract
Solvent recovery and recycling are few of the main aspects to keep different fiber manufacturing processes economical and sustainable. The demand for sustainable solvents is continuously increasing which leads to interest of finding the best available technology for utilizing these to the full potential. This thesis aimed for recognizing different uncertainties related to the evaporation process of textile fiber solvent recovery process. In the experimental part three different laboratory scale experiments relating to industrial evaporation process were performed to analyze the behavior and degradation of the used solvent. In addition to mentioned experiments, analysis of formed samples with UHPLC-MS/MS was performed to observe to what extend degradation of the solvent happened. Boiling points of the solvent at different concentrations were measured to understand the boiling point rise during the evaporation process. Evaporation was studied with rotavapor with two different temperature oil baths variating with low temperature and over the recommended operating temperature. UHPLC-MS/MS analysis results showed the difference with degradation at the different temperatures and operating at the higher temperature led to increased degradation of the solvent. Vapor phase pressure experiment was performed with two different concentrations of the solvent and maximum temperature of the one used with rotavapor. The experiment confirmed that the solvent has low vapor pressure because significant energy need for transition the molecules from liquid to vapor phase.Selluloosapohjaisten kuitujen valmistuksessa liuottimien kierrätys ja talteenotto ovat keskeisessä roolissa, jotta prosessi olisi taloudellisesti kannattava sekä tukisi kestävää kehitystä. Ekologisten liuottimien kysyntä kasvaa jatkuvasti, mikä lisää kiinnostusta löytää paras mahdollinen teknologia näiden täyden potentiaalin hyödyntämiseksi. Tämän diplomityön tavoitteena oli löytää ja tunnistaa eri epävarmuustekijöitä tekstiilikuitujen talteenottoprosessin haihdutusvaiheessa. Työn kokeellisessa osassa kolme erilaista teolliseen haihdutusprosessiin liittyvää koetta suoritettiin laboratoriomittakaavassa. Näiden tarkoituksena oli analysoida liuottimen käyttäytymistä ja hajoamista mahdollisissa hajoamisreaktioissa. Näiden kokeiden lisäksi muodostuneet näytteet analysoitiin UHPLC-MS/MS-menetelmällä, jonka avulla selvitettiin määrällisesti liuottimen hajoamista. Liuottimen kiehumispisteet mitattiin eri pitoisuuksilla, joiden avulla ymmärrettiin haihdutusprosessin kiehumispisteen nousua. Haihdutusta tutkittiin pyöröhaihduttimella kahdella eri lämpötilatasolla. Toinen lämpötilatasoista oli liuottimen suositeltua käyttölämpötilaa korkeampi. UHPLC-MS/MS-analyysitulokset osoittivat korkean lämpötilan johtavan lisääntyneeseen hajoamistuotteiden syntymiseen verrattuna matalampaan lämpötilaan. Höyrynpaineen mittaukset suoritettiin kahdella liuottimen pitoisuudella. Testit vahvistivat, että merkittävä määrä energiaa tarvitaan molelyylien siirtymiseen nestemäisestä muodosta kaasufaasiin.Description
Supervisor
Vuorinen, TapaniThesis advisor
Brockhoff, TimTiirikainen, Petteri
Keywords
evaporation, industrial solvent, degradation, recovery, UHPLC, evaporator