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

Согласие на обработку персональных данных с помощью сервиса «Яндекс.Метрика»

1. Я (далее – «Пользователь» или «Субъект персональных данных»), осуществляя использование сайта https://journals.rcsi.science/ (далее – «Сайт»), подтверждая свою полную дееспособность даю согласие на обработку персональных данных с использованием средств автоматизации Оператору - федеральному государственному бюджетному учреждению «Российский центр научной информации» (РЦНИ), далее – «Оператор», расположенному по адресу: 119991, г. Москва, Ленинский просп., д.32А, со следующими условиями.

2. Категории обрабатываемых данных: файлы «cookies» (куки-файлы). Файлы «cookie» – это небольшой текстовый файл, который веб-сервер может хранить в браузере Пользователя. Данные файлы веб-сервер загружает на устройство Пользователя при посещении им Сайта. При каждом следующем посещении Пользователем Сайта «cookie» файлы отправляются на Сайт Оператора. Данные файлы позволяют Сайту распознавать устройство Пользователя. Содержимое такого файла может как относиться, так и не относиться к персональным данным, в зависимости от того, содержит ли такой файл персональные данные или содержит обезличенные технические данные.

3. Цель обработки персональных данных: анализ пользовательской активности с помощью сервиса «Яндекс.Метрика».

4. Категории субъектов персональных данных: все Пользователи Сайта, которые дали согласие на обработку файлов «cookie».

5. Способы обработки: сбор, запись, систематизация, накопление, хранение, уточнение (обновление, изменение), извлечение, использование, передача (доступ, предоставление), блокирование, удаление, уничтожение персональных данных.

6. Срок обработки и хранения: до получения от Субъекта персональных данных требования о прекращении обработки/отзыва согласия.

7. Способ отзыва: заявление об отзыве в письменном виде путём его направления на адрес электронной почты Оператора: info@rcsi.science или путем письменного обращения по юридическому адресу: 119991, г. Москва, Ленинский просп., д.32А

8. Субъект персональных данных вправе запретить своему оборудованию прием этих данных или ограничить прием этих данных. При отказе от получения таких данных или при ограничении приема данных некоторые функции Сайта могут работать некорректно. Субъект персональных данных обязуется сам настроить свое оборудование таким способом, чтобы оно обеспечивало адекватный его желаниям режим работы и уровень защиты данных файлов «cookie», Оператор не предоставляет технологических и правовых консультаций на темы подобного характера.

9. Порядок уничтожения персональных данных при достижении цели их обработки или при наступлении иных законных оснований определяется Оператором в соответствии с законодательством Российской Федерации.

10. Я согласен/согласна квалифицировать в качестве своей простой электронной подписи под настоящим Согласием и под Политикой обработки персональных данных выполнение мною следующего действия на сайте: https://journals.rcsi.science/ нажатие мною на интерфейсе с текстом: «Сайт использует сервис «Яндекс.Метрика» (который использует файлы «cookie») на элемент с текстом «Принять и продолжить».