فرایندهای شیمیایی یکپارچه در سیستم‌های چند فازی مایع: از واکنش شیمیایی تا طراحی و بهره‌برداری فرایند ۲۰۲۲
Integrated Chemical Processes in Liquid Multiphase Systems: From Chemical Reaction to Process Design and Operation 2022

فرآیندهای چند فازی مایع، گزینه‌ای امیدوارکننده برای تحقق فرآیندهای تولیدی نوین، کارآمد و پایدار هستند، فرآیندهایی که برای گذار به سمت فرآیندهای تولیدی خنثی از نظر آب و هوا مورد نیازند. این مجلد، نتایج به دست آمده در طی دوازده سال در پروژه تحقیقاتی مشترک Transregio 63 با بودجه DFG تحت عنوان “فرآیندهای شیمیایی یکپارچه در سیستم‌های چند فازی مایع” را ارائه می‌دهد. در رویکردی بین رشته‌ای برای طراحی و بهره‌برداری از این فرآیندها، اصول اساسی شیمی سبز محقق می‌شوند، مانند استفاده از اولفین‌های زنجیره بلند به عنوان نمایندگان مدل مواد اولیه تجدیدپذیر، کاتالیزورهای بسیار کارآمد و حلال‌های سبز، که با بهینه‌سازی فرآیند برای بهبود راندمان انرژی و مواد مرتبط هستند. متخصصانی از زمینه‌های مختلف به تمامی مراحل فرآیند توسعه، از توصیف واکنش‌ها در سطح مولکولی از طریق ترمودینامیک و طراحی فرآیندهای جداسازی کارآمد تا بهره‌برداری از کل مینی‌پلنت‌ها برای فرآیندهای تولید چند فازی مایع پرداخته‌اند. بدین ترتیب، زنجیره کامل توسعه از اولین بررسی‌های مربوط به واکنش در آزمایشگاه تا تحقق فناوری در مینی‌پلنت‌ها با کنترل مبتنی بر مدل به نمایش گذاشته می‌شود. نوآوری‌های روش‌شناختی متعددی پیشنهاد و با استفاده از چندین سیستم فازی نوآورانه (سیستم‌های چند فازی ترمومورفیک، سیستم‌های میکروامولسیون، امولسیون‌های پیکرینگ) و واکنش‌های کاتالیز شده همگن اعتبارسنجی می‌شوند. مهندسان و شیمی‌دانان صنایع شیمیایی و همچنین دانشجویان پیشرفته و محققان، بینش‌های ارزشمندی در مورد پدیده‌های فیزیکوشیمیایی در فرآیندهای شیمیایی چند فازی به دست خواهند آورد و از توصیه‌های مربوط به روش‌های انتخاب سیستم‌های فازی و توسعه سریع فرآیند مبتنی بر مدل بهره‌مند خواهند شد.

Liquid multiphase processes represent a promising option for realizing novel, efficient, and sustainable production processes, as required for the transformation towards climate-neutral manufacturing processes. This volume presents the results obtained over twelve years in the DFG-funded collaborative project Transregio 63 “Integrated Chemical Processes in Liquid Multiphase Systems”. In an interdisciplinary approach to the design and operation of such processes, essential principles of Green Chemistry are realized, such as using long-chain olefins as model representatives of renewable raw materials, highly effi cient catalysts, and green solvents, linked with process optimization to improve energy and material efficiency. Experts from different fields addressed all steps of the development process, from the description of the reactions on the molecular level via thermodynamics and the design of efficient separation processes to the operation of entire miniplants for liquid multiphase production processes. Thus, the complete development chain from the first reaction-related investigations in the laboratory to the technological realization in miniplants with model-based control is demonstrated. Numerous methodological innovations are proposed and validated using several innovative phase systems (thermomorphic multiphase systems, microemulsion systems, Pickering emulsions) and homogeneously catalyzed reactions. Engineers and chemists from the chemical industry as well as advanced students and researchers will get valuable insights into the physico-chemical phenomena in chemical multiphase processes and benefit from recommendations concerning methods for the selection of phase systems and rapid model-based process development.