Кинетическая модель синтеза метил-трет-бутиловых эфиров под действием цеолитных катализаторов HY и CuBr2/HY

Обложка

Цитировать

Полный текст

Открытый доступ Открытый доступ
Доступ закрыт Доступ предоставлен
Доступ закрыт Только для подписчиков

Аннотация

В данной работе рассматривается кинетическая модель реакции синтеза метил-трет-бутиловых эфиров межмолекулярной дегидратацией трет-бутанола с метанолом с использованием в качестве катализатора цеолита HY с иерархической структурой (HYmmm), а также каталитической системы на основе CuBr2, нанесенного на цеолит HYmmm. На основе экспериментальных данных построена кинетическая модель, с разработкой многостадийной схемы химических превращений. Кинетическая модель основывается на законе действующих поверхностей, с учетом процессов адсорбции и десорбции на поверхности катализатора. Решение обратной задачи реализовано в виде задачи глобальной оптимизации, что позволило определить параметры кинетической модели – кинетические константы и энергии активации.

Полный текст

Доступ закрыт

Об авторах

А. А. Усманова

Институт нефтехимии и катализа Уфимского федерального исследовательского центра Российской академии наук

Автор, ответственный за переписку.
Email: aausmanova@yandex.ru
Россия, Уфа, 450075

К. Ф. Коледина

Институт нефтехимии и катализа Уфимского федерального исследовательского центра Российской академии наук; Уфимский государственный нефтяной технический университет

Email: aausmanova@yandex.ru
Россия, Уфа, 450075; Уфа, 450062

И. М. Губайдуллин

Институт нефтехимии и катализа Уфимского федерального исследовательского центра Российской академии наук; Уфимский государственный нефтяной технический университет

Email: aausmanova@yandex.ru
Россия, Уфа, 450075; Уфа, 450062

Список литературы

  1. Байгузина А.Р., Галлямова Л.И., Хуснутдинов Р.И. // Вестн. Башкирского ун-та. 2020. Т. 25. № 4. C. 748. DOI: https://doi.org/10.33184/bulletin-bsu-2020.4.8
  2. Mahdi H.I., Muraza O. // Ind. Eng. Chem. Res. 2016. V. 55. № 43. P. 11193. https://doi.org/10.1021/acs.iecr.6b02533
  3. Safari M., Nikazar M., Dadvar M. // J. Ind. Eng. Chem. 2013. V. 19. № 5. P. 1697. https://doi.org/10.1016/j.jiec.2013.02.008
  4. Zhang Q., Xia Q.-H., Lu X.-H., et al. // Indian J. Chem., Sect. A: Org. Chem. Incl. Med. Chem. 2009. V. 48A. № 06. P. 788.
  5. Travkina O.S., Agliullin M.R., Filippova N.A., Khazipova A.N., et al.// RSC Adv. 2017. V. 7. № 52. P. 32581. https://doi.org/10.1039/C7RA04742H
  6. Гольдштейн А.Л. Оптимизация в среде MATLAB: учеб. пособие / Пермь: Изд-во Перм. нац. исслед. политехн. ун-та, 2015. 192 с.
  7. Коледина К.Ф., Губайдуллин И.М., Коледин С.Н., и др. // Журн. физ.химии. 2019. Т. 93. № 11. С. 1668. https://doi: 10.1134/S0036024419110141
  8. Димитров В.И. Простая кинетика. Новосибирск: Наука, 1982. 379 с.
  9. Rosenbrock H.H. // Comput. J. 1963. V. 5. P. 329. https://doi.org/10.1093/comjnl/5.4.329.
  10. Полак Л.С., Гольденберг М.Я., Левицкий А.А. Вычислительные методы в химической кинетике. М.: Наука, 1984. 280 с.
  11. Холл Дж., Уатт Дж. Современные численные методы решения обыкновенных дифференциальных уравнений. М.: Мир, 1979. 312 с.
  12. Raymond F.M., Bradley T.C. // Medical Physics. 2006. V. 33. № 2. C. 342.
  13. Turanyi T., Nagy T., GyZsely I., Cserhati M. et al. // Int. J. Chem. Kinet. 2012. V. 44. № 5. P. 284.
  14. Зайнуллин Р.З., Коледина К.Ф., Губайдуллин И.М., и др. // Кинетика и катализ. 2020. Т. 61. № 4. С. 550. https://doi.org/10.7868/S0453881117030145
  15. Koledina K., Koledin S., Karpenko A., et al. // J Math. Chem. 2019. V. 57. I. 2. P. 484–493. doi: 10.1007/s10910-018-0960-z
  16. Панченко Т.В. Генетические алгоритмы: учебно-методическое пособие / Под ред. Ю.Ю. Тарасевича. Астрахань: Издательский дом “Астраханский университет”, 2007. 87 с.
  17. Коледина К.Ф., Губайдуллин И.М. // Наука и образование: Научное издание МГТУ им. Н.Э. Баумана. 2013. № 7. С. 385.
  18. Koledina K.F., Koledin S.N., Shchadneva N.A., Gubaidullin I.M. // Russ. J. Phys. Chem. A. 2017. V. 91. № 3. P. 442. https://doi.org/10.1134/S003602441703013X
  19. Зайнуллин Р.З., Коледина К.Ф., Ахметов А.Ф., Губайдуллин И.М. // Кинетика и катализ. 2017. Т. 58. № 3. С. 292.
  20. Enikeeva L.V., Koledina K.F., Gubaydullin I.M., et al. // Reaction Kinetics. Mechanisms and Catalysis. 2021. Т. 133. № 2 С. 879. doi: 10.1007/s11144-021-02020-w
  21. Вэйлас С. Химическая кинетика и расчеты промышленных реакторов. М.: Химия, 1967. 416 c.
  22. Леванов А.В. Анализ пределов воспламенения смеси Н2 – О2 обобщенным методом квазистационарных концентраций. Москва, 2017. 32 с.
  23. Коледина К.Ф., Губайдуллин И.М. // Журн. физ. химии. 2016. Т. 90. № 5. С. 673–678. 10.7868/S0044453716050186' target='_blank'>https://doi: 10.7868/S0044453716050186

Дополнительные файлы

Доп. файлы
Действие
1. JATS XML
Скачать
2. Рис. 1. Кинетические зависимости изменения концентраций трет-бутанола (X1) при 140, 150, 160°C в присутствии HY (сплошные линии – расчетные данные, маркеры – экспериментальные данные).

Скачать (100KB)
Метаданные
3. Рис. 2. Кинетические зависимости изменения концентраций трет-бутанола (X1) при 100, 140, 160°C в присутствии CuBr2/HY (сплошные линии – расчетные данные, маркеры – экспериментальные данные).

Скачать (92KB)
Метаданные
4. Рис. 3. Кинетические зависимости изменения концентраций МТБЭ (X5) при 140, 150, 160°C в присутствии HY (сплошные линии – расчетные данные, маркеры – экспериментальные данные).

Скачать (97KB)
Метаданные
5. Рис. 4. Кинетические зависимости изменения концентраций МТБЭ (X5) при 100, 140, 160°C в присутствии CuBr2/HY (сплошные линии – расчетные данные, маркеры – экспериментальные данные).

Скачать (92KB)
Метаданные
6. Рис. 5. Зависимости скоростей изменения концентраций (Xi) трет-бутилового спирта (i = 1), трет-бутилового эфира (i = 4) и МТБЭ (i = 5) от времени при 160° в присутствии HY.

Скачать (72KB)
Метаданные
7. Рис. 6. Зависимости скоростей стадий ωj от времени при 160° для катализатора HY.

Скачать (66KB)
Метаданные
8. Рис. 7. Изменение концентраций: а) изобутилена (CH3)2C=CH2 и H2O, б) трет-бутилового эфира MeOH при 160° для катализатора HY.

Скачать (108KB)
Метаданные
9. Рис. 8. Влияние температуры на содержание трет-бутанола в реакционной массе на катализаторе HY в момент времени 180 мин.

Скачать (63KB)
Метаданные
10. Рис. 9. Влияние температуры на содержание МТБЭ в реакционной массе на катализаторе HY в момент времени 180 мин.

Скачать (59KB)
Метаданные

© Российская академия наук, 2024