catalКатализ в промышленностиKataliz v promyshlennosti1816-03872413-6476LLC "KALVIS"10.18412/1816-0387-2017-2-102-110catal-444Research ArticleКАТАЛИЗ В ХИМИЧЕСКОЙ И НЕФТЕХИМИЧЕСКОЙ ПРОМЫШЛЕННОСТИCATALYSIS IN CHEMICAL AND PETROCHEMICAL INDUSTRYКинетика парофазной дегидратации глицерина в акролеин на гетерогенном катализаторе БАО-1Kinetics of Vapor-Phase Dehydration of Glycerin to Acrolein over a Heterogeneous Catalyst BAO-1ДановС. М.DanovS. M.ctls@kalvis.ruЕсиповичА. Л.EsipovichA. L.ctls@kalvis.ruБелоусовА. С.BelousovA. S.ctls@kalvis.ruРогожинА. Е.RogozhinA. E.ctls@kalvis.ruКанаковЕ. А.KanakovE. A.ctls@kalvis.ruНижегородский государственный технический университет им. Р.Е. Алексеева (НГТУ)РоссияNizhny Novgorod State Technical University n.a. R.E. AlekseevRussian FederationНижегородский государственный технический университет им. Р.Е. Алексеева (НГТУ); Нижегородский государственный университет им. Н.И. Лобачевского (ННГУ)РоссияNizhny Novgorod State Technical University n.a. R.E. Alekseev; Lobachevsky State University of Nizhny NovgorodRussian Federation201720092017172102110Copyright © LLC "KALVIS", 20172017LLC "KALVIS"LLC "KALVIS"https://www.catalysis-kalvis.ru/jour/about/submissions#copyrightNoticehttps://www.catalysis-kalvis.ru/jour/article/view/444

Изучены основные закономерности процесса парофазной дегидратации глицерина на гетерогенном катализаторе 0,5B2O3/γ-Al2O3 (БАО-1) и разработана кинетическая модель процесса на основе данных, полученных в дифференциальном реакторе. Для оценки кинетических констант, входящих в обобщенные математические модели кинетики парофазной дегидратации глицерина, был использован метод «дифференциальной эволюции», реализованный в программном продукте Mathematica 5.0. Расчетное значение энергии активации целевой реакции образования акролеина составило 50,18±0,11 кДж·моль–1. Адекватность полученных уравнений оценивали с помощью критерия Фишера. На базе предложенных кинетических уравнений определены оптимальные условия проведения процесса парофазной дегидратации глицерина (температура процесса – 330 °С, концентрация глицерина в питающем потоке – 30 %, нагрузка на катализатор –0,0338 л·гкат –1·мин–1. Полученные данные могут быть использованы при расчете укрупненных установок получения акролеина дегидратацией глицерина.

Principal regularities of vapor-phase dehydration of glycerin over a heterogeneous 0.5B2O3/γ-Al2O3 (BAO-1) catalyst were studied and a kinetic model of the process was suggested based on the data obtained using a differential reactor. The kinetic constants involved in the generalized mathematical models were estimated using the method of differential evolution based on the program package Mathematica 5.0. The activation energy of the target reaction was calculated to equal (50.18±0.11) kJ·mol-1. The adequacy of the obtained equations was tested on the basis of Fisher's variance ratio. The suggested kinetic equations were used for determining optimal conditions of the glycerin dehydration process (process temperature 330 °C, inlet glycerin concentration 30 %, catalyst loading ratio 0.0338 L·hcat -1·min-1). The data obtained can be helpful in calculations for scaled-up facilities for acrolein production through glycerin dehydration.

глицеринакролеиндегидратациякинетическая модельгамма-оксид алюминияglycerinacroleindehydrationkinetic modelγ-aluminaReferencesАлхазов Т.Г., Аджамов К.Ю., Ханмамедова А.К. // Усп. хим. 1982. Т. 51. № 6. С. 950—967.Алхазов Т.Г., Аджамов К.Ю., Ханмамедова А.К. // Усп. хим. 1982. Т. 51. № 6. С. 950—967.Кейко Н.А., Воронков М.Г. // Усп. хим. 1993. Т. 62. № 8. С. 796—812.Кейко Н.А., Воронков М.Г. // Усп. хим. 1993. Т. 62. № 8. С. 796—812.[Электронный ресурс]. Режим доступа: http://www.ebb-eu.org (дата обращения — 02.11.2015 г.).[Электронный ресурс]. Режим доступа: http://www.ebb-eu.org (дата обращения — 02.11.2015 г.).Lu L., Ye X.P., Bozell J.J. // ChemSusChem. 2012. Vol. 5. № 7. P. 1162—1180.Lu L., Ye X.P., Bozell J.J. // ChemSusChem. 2012. Vol. 5. № 7. P. 1162—1180.Данов С.М., Есипович А.Л., Белоусов А.С., Рогожин А.Е. // ЖПХ. 2014. Т. 87. № 4. С. 468—474.Данов С.М., Есипович А.Л., Белоусов А.С., Рогожин А.Е. // ЖПХ. 2014. Т. 87. № 4. С. 468—474.Danov S., Esipovich A., Belousov A., Rogozhin A. // Chin. J. Chem. Eng. 2015. Vol. 23. P. 1138—1146.Danov S., Esipovich A., Belousov A., Rogozhin A. // Chin. J. Chem. Eng. 2015. Vol. 23. P. 1138—1146.Белоусов А.С. Разработка высокоэффективной технологии получения акролеина из растительного сырья: автореферат дис. … канд. хим. наук: 05.17.04. Дзержинск, 2015. 17 с.Белоусов А.С. Разработка высокоэффективной технологии получения акролеина из растительного сырья: автореферат дис. … канд. хим. наук: 05.17.04. Дзержинск, 2015. 17 с.Sato S., Kuroki M., Sodesawa T., Nozaki F., Maciel G.E. // J. Mol. Catal. A: Chem. 1995. Vol. 104, № 2. P. 171—177.Sato S., Kuroki M., Sodesawa T., Nozaki F., Maciel G.E. // J. Mol. Catal. A: Chem. 1995. Vol. 104, № 2. P. 171—177.Tamele M.W. // Discuss. Faraday Soc. 1950. Vol. 8. P. 270—279.Tamele M.W. // Discuss. Faraday Soc. 1950. Vol. 8. P. 270—279.Танабе К. Твердые кислоты и основания / Пер. с англ. под ред. К.В. Топчиевой. М.: Мир, 1973. 184 с. (Tanabe K. Solid acids and bases: their catalytic properties. Kodansha, Tokyo. Academic Press, New York-London, 1970.).Танабе К. Твердые кислоты и основания / Пер. с англ. под ред. К.В. Топчиевой. М.: Мир, 1973. 184 с. (Tanabe K. Solid acids and bases: their catalytic properties. Kodansha, Tokyo. Academic Press, New York-London, 1970.).Roy B.C., Rahman M.S., Rahman M.A. // J. Appl. Sci. 2005. Vol. 5. № 7. P. 1275—1278.Roy B.C., Rahman M.S., Rahman M.A. // J. Appl. Sci. 2005. Vol. 5. № 7. P. 1275—1278.León-Reina L., Cabeza A., Rius J., Maireles-Torres P., Alba-Rubio A.C., López Granados M. // J. Catal. 2013. Vol. 300. P. 30—36.León-Reina L., Cabeza A., Rius J., Maireles-Torres P., Alba-Rubio A.C., López Granados M. // J. Catal. 2013. Vol. 300. P. 30—36.Esipovich A., Danov S., Belousov A., Rogozhin A. // J. Mol. Catal. A: Chem. 2014. Vol. 395. P. 225—233.Esipovich A., Danov S., Belousov A., Rogozhin A. // J. Mol. Catal. A: Chem. 2014. Vol. 395. P. 225—233.Kim S.M., Lee Y.J., Bae J.W., Potdar H.S., Jun K.W. // Appl. Catal., A. 2008. Vol. 348. № 1. P. 113—120.Kim S.M., Lee Y.J., Bae J.W., Potdar H.S., Jun K.W. // Appl. Catal., A. 2008. Vol. 348. № 1. P. 113—120.Vidruk R., Landau M.V., Herskowitz M., Ezersky V., Goldbourt A. // J. Catal. 2011. Vol. 282. № 1. P. 215—227.Vidruk R., Landau M.V., Herskowitz M., Ezersky V., Goldbourt A. // J. Catal. 2011. Vol. 282. № 1. P. 215—227.Suprun W., Lutecki M., Haber T., Papp H. // J. Mol. Catal. A: Chem. 2009. Vol. 309. № 1—2. P. 71—78.Suprun W., Lutecki M., Haber T., Papp H. // J. Mol. Catal. A: Chem. 2009. Vol. 309. № 1—2. P. 71—78.Лебедев Н.Н., Манаков М.Н., Швец В.Ф. Теория химических процессов основного органического и нефтехимического синтеза / Под ред. Н. Н. Лебедева. 2-е изд. перераб. М.: Химия, 1984. 376 с.Лебедев Н.Н., Манаков М.Н., Швец В.Ф. Теория химических процессов основного органического и нефтехимического синтеза / Под ред. Н. Н. Лебедева. 2-е изд. перераб. М.: Химия, 1984. 376 с.Киперман С.Л. Введение в кинетику гетерогенных каталитических реакций. М.: Наука, 1964. 608 с.Киперман С.Л. Введение в кинетику гетерогенных каталитических реакций. М.: Наука, 1964. 608 с.Корнейчук Г.П. Проблемы теории и практики исследований в области катализа / Под ред. В.А. Ройтера. Киев: Наукова думка, 1973. С. 203.Корнейчук Г.П. Проблемы теории и практики исследований в области катализа / Под ред. В.А. Ройтера. Киев: Наукова думка, 1973. С. 203.Storn R., Price K. // J. Global Optim. 1997. № 11. P. 341—359.Storn R., Price K. // J. Global Optim. 1997. № 11. P. 341—359.

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