Modeling of electro-organic synthesis to facilitate cleaner chemical manufacturing: Adiponitrile production

سنتز الکترو آلی تکنولوژی های کارآمد و سبز را برای تولید بسیاری از مواد شیمیایی سنتی فراهم می کند. تولید آدیپونیتریل از طریق یک فرایند الکتروشیمیایی، یک نمونه از سنتز الکترو آلی است که به عنوان یکی از چندین سنتز الکترو آلی تجاری به کار گرفته شده است. معیارهای پایداری نشان دهنده شایستگی فرآیند در مقایسه با فرایند هیدروژن است اما نشان می دهد نیاز به بهبود بهره وری انرژی این فرایند است. توسعه و بهینه سازی فرآیند نیاز به یک مدل جامع ریاضی برای فرآیند الکترو هیدرو دی مریزینگ دارد. به منظور ایجاد یک مدل دقیق، مدل چند مرحلهای مکانیکی مورد نیاز است. مکانیسم الکترو هیدرولیز کردن آکریلو نیتریل به آدیپونیتریل پیچیده است، زیرا آن شامل بسیاری از واکنش های چندگانه با واکنش های سری و موازی است که به طور همزمان رخ می دهد، بنابراین مدل سازی پیچیده است. ماهیت دو فاز سیستم با فاز آلی و فاضلاب نیاز به ترکیب اثرات انتقال جرم مایع مایع نیز دارد. این کار یک مدل ریاضی برای الکترودهای هیدرولیز کردن آکریلونیتریل به آدیپونیتریل را در یک راکتور بتنی ایجاد می کند. واکنشهای الکتروشیمیایی و شیمیایی و انتشار در یک فیلم مایع آب در اطراف الکترود، با انتقال جمعی بین فازهای آلی و فشرده، در مدل گنجانده شده است. معادلات واکنش انتشار برای مدل فیلم با روش المان مرزی حل می شود. نتایج نشان می دهد که غلظت محاسبه شده در هر دو مرحله، انتخابی محصول اصلی و محصولات جانبی، ولتاژ و جریان است. علاوه بر این، اثرات پارامترهای عملکرد بر روی انتخاب آدیپونیتریل به طور دقیق مورد بررسی قرار گرفته است.