catalКатализ в промышленностиKataliz v promyshlennosti1816-03872413-6476LLC "KALVIS"10.18412/1816-0387-2015-1-6-11catal-236Research ArticleОБЩИЕ ВОПРОСЫ КАТАЛИЗАGENERAL PROBLEMS OF CATALYSISЭтерификация этилгексановой кислоты с использованием проточного каталитического мембранного реактораEsterification of ethylhexanoic acid using flow-through catalytic membrane reactorЭль-ЗанатиЭ.El-ZanatiE.

1

ctls@kalvis.ruАбдаллахХ.AbdallahH.

1

ctls@kalvis.ruНациональный исследовательский центрЕгипетNational Research CentrerEgypt20152309201501611Copyright © LLC "KALVIS", 20152015LLC "KALVIS"LLC "KALVIS"https://www.catalysis-kalvis.ru/jour/about/submissions#copyrightNoticehttps://www.catalysis-kalvis.ru/jour/article/view/236

Каталитические мембранные реакторы – элемент современных технологий, предлагаемых для проведения гетерогенных процессов. При пропускании реакционной смеси через поры мембраны с нанесенным на нее соответствующим катализатором реагенты находятся в тесном контакте, что обеспечивает высокую каталитическую активность при незначительном диффузионном торможении массопереноса. Чтобы определить оптимальные условия синтеза эфира жирной (этилгексановой) кислоты, осуществляемого по реакции этерификации в мембранном реакторе, было проведено моделирование процесса с помощью факторного планирования эксперимента и метода поверхности отклика (Factorial Design and Response Surface Methodology, FDRSM). Варьировались параметры, оказывающие существенное влияние на процесс этерификации: температура, мольное соотношение этанола и жирной кислоты, площадь внутренней поверхности мембранных пор. Проведены эксперименты в реакторе с модифицированной мембраной, согласно которым определены оптимальные условия, при которых конверсия достигает максимального значения (99,7 %): температура 30 °C, мольное соотношение 5 : 1, площадь внутренней поверхности мембраны 252450 cm2. Из сопоставления результатов моделирования и экспериментальных данных можно заключить, что факторное планирование – эффективный способ сократить время, затрачиваемое на оптимизацию условий проведения реакции.

Catalytic membrane reactors, as a promising novel technology, are widely recommended for carrying out heterogeneous reactions. If the reactant feed is forced to flow through the pores of a membrane, which has been impregnated with a convenient catalyst, the intense contact provides high catalytic activity with negligible resistance to diffusive mass transport. The synthesis of a fatty ester (ethylhexanoic ester) by esterification was developed by the Factorial Design and Response Surface Methodology (FDRSM). Selection of factors was based on the operating conditions that have a significant influence on the esterification process, namely temperature, molar ratio of ethanol to fatty acid, and internal surface area of membrane pores. Experimental results on grafted membrane indicated that the optimum conditions (under which the conversion achieved 99,7 %) were as follows: temperature of 30 °C, molar ratio of 5 : 1, and internal membrane area of 252450 cm2. It can be concluded that the factorial design is an important tool to reduce time and to facilitate reaching optimum reaction conditions.

каталитическая мембранаэтерификацияжирная кислотапроточный реакторcatalytic membraneesterificationfatty acidflow-throughReferencesTeplyakov V.V., Pisarev G.I., Magsumov M.I., Tsodikov M.V., Zhu W., Kapteijn F. // Catal. Today. 2006. Vol. 118. P. 7–11.Teplyakov V.V., Pisarev G.I., Magsumov M.I., Tsodikov M.V., Zhu W., Kapteijn F. // Catal. Today. 2006. Vol. 118. P. 7–11.Dittmeyer R., Svajda K., Reif M. // Top. Catal. 2004. Vol. 29. P. 3–27.Dittmeyer R., Svajda K., Reif M. // Top. Catal. 2004. Vol. 29. P. 3–27.Miachon S., Dalmon J.-A. // Top. Catal. 2004. Vol. 29. P. 59–65.Miachon S., Dalmon J.-A. // Top. Catal. 2004. Vol. 29. P. 59–65.Wang H., Cong Y., Yang W. // Catal. Today. 2003. Vol. 82. P. 157–166.Wang H., Cong Y., Yang W. // Catal. Today. 2003. Vol. 82. P. 157–166.Tsodikov M.V., Laguntsov N.I., Magsumov M.I., Spiridonov P.V., Buhtenko O.V., Zhdanova T.N., Teplyakov V.V. Russ. Chem. Bull. 2004. Vol. 53, Iss. 12. P. 2723–2729.Tsodikov M.V., Laguntsov N.I., Magsumov M.I., Spiridonov P.V., Buhtenko O.V., Zhdanova T.N., Teplyakov V.V. Russ. Chem. Bull. 2004. Vol. 53, Iss. 12. P. 2723–2729.El-Zanati E., Abdallah H. // Intern. J. Emerging Trends in Eng. and Devel. (IJETED). 2012. Vol. 5. P. 505–521.El-Zanati E., Abdallah H. // Intern. J. Emerging Trends in Eng. and Devel. (IJETED). 2012. Vol. 5. P. 505–521.El-Zanati E., Ritchie S.M., Abdallah H., Ettouny R., El-Rifai M.A. // Intern. J. Chem. Reactor Eng. 2011. Vol. 9. Note S6.El-Zanati E., Ritchie S.M., Abdallah H., Ettouny R., El-Rifai M.A. // Intern. J. Chem. Reactor Eng. 2011. Vol. 9. Note S6.Ajmera S.K., Delattre C., Schmidt M.A., Jensen K.F. // J. Catal. 2002. Vol. 209. P. 401–412.Ajmera S.K., Delattre C., Schmidt M.A., Jensen K.F. // J. Catal. 2002. Vol. 209. P. 401–412.Albo S.E., Broadbelt L.J., Snurr R.Q. // Amer. Inst. Chem. Eng. J. (AIChE Journal). 2006. Vol. 52. P. 3679–3687.Albo S.E., Broadbelt L.J., Snurr R.Q. // Amer. Inst. Chem. Eng. J. (AIChE Journal). 2006. Vol. 52. P. 3679–3687.Westermann T., Kopriwa N., Schrцder A., Melin T. // Chem. Eng. Sci. 2010. Vol. 65. P. 1609–1615.Westermann T., Kopriwa N., Schrцder A., Melin T. // Chem. Eng. Sci. 2010. Vol. 65. P. 1609–1615.Westermann T., Melin T. // Chem. Eng. Process. 2009. Vol. 48. P. 17–28.Westermann T., Melin T. // Chem. Eng. Process. 2009. Vol. 48. P. 17–28.Berchmans H.J., Hirata S. // Bioresour. Technol. 2008. Vol. 99. P. 1716–1721.Berchmans H.J., Hirata S. // Bioresour. Technol. 2008. Vol. 99. P. 1716–1721.Lee J.-S., Saka S. // Bioresour. Technol. 2010. Vol. 101. P. 7191–7200.Lee J.-S., Saka S. // Bioresour. Technol. 2010. Vol. 101. P. 7191–7200.Haas M.J., McAloon A.J., Yee W.C., Foglia T.A. // Bioresour. Technol. 2006. Vol. 97. P. 671–678.Haas M.J., McAloon A.J., Yee W.C., Foglia T.A. // Bioresour. Technol. 2006. Vol. 97. P. 671–678.Liu Y., Lotero E., Goodwin J.G. // J. Mol. Catal. A: Chem. 2006. Vol. 245. P. 132–140.Liu Y., Lotero E., Goodwin J.G. // J. Mol. Catal. A: Chem. 2006. Vol. 245. P. 132–140.Liu Y., Yan Y., Hu F., Yao A., Wang Z., Wei F. // Amer. Inst. Chem. Eng. J. (AIChE Journal). 2010. Vol. 56. P. 1659–1665.Liu Y., Yan Y., Hu F., Yao A., Wang Z., Wei F. // Amer. Inst. Chem. Eng. J. (AIChE Journal). 2010. Vol. 56. P. 1659–1665.Westermann T., Kretzschmar E., Pitsch F., Melin T. // Chem. Eng. J. 2009. Vol. 155. P. 371–379.Westermann T., Kretzschmar E., Pitsch F., Melin T. // Chem. Eng. J. 2009. Vol. 155. P. 371–379.Shah T.N., Ritchie S.M.C. // Appl. Catal. A: Gen. 2005. Vol. 296. P. 12–20.Shah T.N., Ritchie S.M.C. // Appl. Catal. A: Gen. 2005. Vol. 296. P. 12–20.Shah T.N., Goodwin J.C., Ritchie S.M.C. // J. Membr. Sci. 2005. Vol. 251. P. 81–89.Shah T.N., Goodwin J.C., Ritchie S.M.C. // J. Membr. Sci. 2005. Vol. 251. P. 81–89.Vicente G., Martinez M., Aracil J. // Bioresour. Technol. 2007. Vol. 98. P. 1724–1733.Vicente G., Martinez M., Aracil J. // Bioresour. Technol. 2007. Vol. 98. P. 1724–1733.

The authors declare that there are no conflicts of interest present.