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

Cover Page

Cite item

Full Text

Open Access Open Access
Restricted Access Access granted
Restricted Access Subscription Access

Abstract

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.

Full Text

Restricted Access

About the authors

А. А. Усманова

Институт нефтехимии и катализа Уфимского федерального исследовательского центра Российской академии наук

Author for correspondence.
Email: aausmanova@yandex.ru
Russian Federation, 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
Russian Federation, 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
Russian Federation, Уфа, 450075; Уфа, 450062

References

  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

Supplementary files

Supplementary Files
Action
1. JATS XML
Download
2. Fig. 1. Kinetic dependences of changes in tert-butanol concentrations (X1) at 140, 150, 160°C in the presence of HY (solid lines - calculated data, markers - experimental data).

Download (100KB)
Indexing metadata
3. Fig. 2. Kinetic dependences of changes in tert-butanol (X1) concentrations at 100, 140, 160°C in the presence of CuBr2/HY (solid lines - calculated data, markers - experimental data).

Download (92KB)
Indexing metadata
4. Fig. 3. Kinetic dependences of changes in MTBE (X5) concentrations at 140, 150, 160°C in the presence of HY (solid lines - calculated data, markers - experimental data).

Download (97KB)
Indexing metadata
5. Fig. 4. Kinetic dependences of changes in MTBE (X5) concentrations at 100, 140, 160°C in the presence of CuBr2/HY (solid lines - calculated data, markers - experimental data).

Download (92KB)
Indexing metadata
6. Fig. 5. Time dependences of the rates of change of concentrations (Xi) of tert-butyl alcohol (i = 1), tert-butyl ether (i = 4) and MTBE (i = 5) at 160° in the presence of HY.

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

Download (66KB)
Indexing metadata
8. Fig. 7. Variation of concentrations of: a) isobutylene (CH3)2C=CH2 and H2O, b) MeOH tert-butyl ether at 160° for HY catalyst.

Download (108KB)
Indexing metadata
9. Fig. 8. Effect of temperature on the tert-butanol content in the reaction mass on HY catalyst at the time point of 180 min.

Download (63KB)
Indexing metadata
10. Fig. 9. Effect of temperature on MTBE content in the reaction mass on HY catalyst at the time point of 180 min.

Download (59KB)
Indexing metadata

Copyright (c) 2024 Russian Academy of Sciences