catalКатализ в промышленностиKataliz v promyshlennosti1816-03872413-6476LLC "KALVIS"10.18412/1816-0387-2018-5-76-84catal-561Research ArticleИНЖЕНЕРНЫЕ ПРОБЛЕМЫ. ЭКСПЛУАТАЦИЯ И ПРОИЗВОДСТВОINDUSTRY ENGINEERING PROBLEMS. OPERATION AND PRODUCTIONМатематическое моделирование процесса дегидратации этанола в этилен в трубчатом реакторе на кольцеобразном алюмооксидном катализатореMathematical Modeling of the Process of Dehydration of Ethanol to Ethylene over Alumina Ring Catalyst in a Tube ReactorОвчинниковаЕ. В.OvchinnikovaE. V.ctls@kalvis.ruБанзаракцаеваС. П.BanzaraktsaevaS. P.ctls@kalvis.ruКалугинаЕ. А.KaluginaE. A.ctls@kalvis.ruЧумаченкоВ. А.ChumachenkoV. A.ctls@kalvis.ruИнститут катализа им. Г.К. Борескова СО РАН, НовосибирскРоссияBoreskov Institute of Catalysis, NovosibirskRussian Federation2018190920181857684Copyright © LLC "KALVIS", 20182018LLC "KALVIS"LLC "KALVIS"https://www.catalysis-kalvis.ru/jour/about/submissions#copyrightNoticehttps://www.catalysis-kalvis.ru/jour/article/view/561

В работе с помощью математической 2D-модели трубчатого реактора проведено исследование процесса дегидратации этанола в этилен при варьировании геометрических размеров кольцеобразного алюмооксидного катализатора. Их совокупность определяет значение эквивалентного размера зерна RЭК, от которого, в свою очередь, зависит степень использования внутренней поверхности катализатора η. Предложен метод отнесения зерен с различными геометрическими размерами к четырем структурным группам в зависимости от способа получения образцов с одинаковым эквивалентным размером RЭК. На основании такого подхода была разработана система критериев для выбора зерен катализатора с наилучшими характеристиками для заданных условий. Определены геометрические размеры зерен и другие параметры, обеспечивающие наибольший выход этилена при наименьших значениях гидравлического сопротивления слоя и времени контакта.

The process of dehydration of ethanol to ethylene at varied dimensions of an alumina ring catalyst was studied using the mathematical 2D model of the tube reactor to determine the equivalent size Req of the catalyst grain that, in turn, determine the efficiency η of the internal surface of the catalyst. The method was suggested for assigning grains with different dimensions to four structure groups depending on the procedure for preparation of samples with identical Req. The system of criteria for identification of catalyst grains with the best characteristics for the given conditions was developed based on the suggested approach. Grain dimensions and the other parameters providing the highest ethylene yield at the lowest pressure drop and shortest contact time were determined.

математическая модельтрубчатый реактордегидратация этанола в этиленалюмооксидный катализаторкольцостепень использования внутренней поверхности катализатораэквивалентный размер зернагидравлическое сопротивлениеmathematical modeltube reactordehydration of ethanol to ethylenealumina catalystequivalent grain sizepressure dropReferencesVernikovskaya N.V. // Chemical Engineering Journal. 2017. V. 329. P. 15—24.Vernikovskaya N.V. // Chemical Engineering Journal. 2017. V. 329. P. 15—24.Чумаченко В.A., Овчинникова E.В., Грибовский А.Г., Макаршин Л.Л. // Катализ в промышленности. 2016. № 2. С. 11—16. [Chumachenko, V.A., Ovchinnikova, E.V., Gribovskii, A.G. et al. Catal. Ind. (2016) 8: 199 (Engl. Transl.). https://doi.org/10.1134/S2070050416030028].Чумаченко В.A., Овчинникова E.В., Грибовский А.Г., Макаршин Л.Л. // Катализ в промышленности. 2016. № 2. С. 11—16. [Chumachenko, V.A., Ovchinnikova, E.V., Gribovskii, A.G. et al. Catal. Ind. (2016) 8: 199 (Engl. Transl.). https://doi.org/10.1134/S2070050416030028].Иванчина Э.Д., Ивашкина Е.Н., Козлов И.А., Долганова И.О., Платонов В.В. // Катализ в промышленности. 2015. № 1. С. 55—63.Иванчина Э.Д., Ивашкина Е.Н., Козлов И.А., Долганова И.О., Платонов В.В. // Катализ в промышленности. 2015. № 1. С. 55—63.Овчинникова E.В., Чумаченко В.A., Валуйских Н.Н. // Катализ в промышленности. 2013. № 4. С. 26—40. [Ovchinnikova E.V., Chumachenko V.A. & Valuiskikh N.N. Catal. Ind. (2013) 5: 297 (Engl. Transl.). https://doi.org/10.1134/S2070050413040077].Овчинникова E.В., Чумаченко В.A., Валуйских Н.Н. // Катализ в промышленности. 2013. № 4. С. 26—40. [Ovchinnikova E.V., Chumachenko V.A. & Valuiskikh N.N. Catal. Ind. (2013) 5: 297 (Engl. Transl.). https://doi.org/10.1134/S2070050413040077].Бесков В.С., Бруштейн Е.А., Ванчурин В.И., Головня Е.В., Ященко А.В. // Катализ в промышленности. 2010. № 3. С. 45—48. [Beskov V.S., Brunshtein E.A., Vanchurin V.I. et al. Catal. Ind. (2010) 2: 266-269 (Engl. Transl.). https://doi.org/10.1134/S2070050410030104].Бесков В.С., Бруштейн Е.А., Ванчурин В.И., Головня Е.В., Ященко А.В. // Катализ в промышленности. 2010. № 3. С. 45—48. [Beskov V.S., Brunshtein E.A., Vanchurin V.I. et al. Catal. Ind. (2010) 2: 266-269 (Engl. Transl.). https://doi.org/10.1134/S2070050410030104].Кленов О.П., Ханаев В.М., Борисова Е.С., Свиридонов А.А., Носков А.С. // Катализ в промышленности. 2008. № S1. С. 38—46.Кленов О.П., Ханаев В.М., Борисова Е.С., Свиридонов А.А., Носков А.С. // Катализ в промышленности. 2008. № S1. С. 38—46.Кагырманова А.П., Золотарский И.А., Верниковская Н.В., Смирнов Е.И., Кузьмин В.А., Чумакова Н.А. // Теоретические основы химической технологии. 2006. Т. 40. № 2. С. 171—183.Кагырманова А.П., Золотарский И.А., Верниковская Н.В., Смирнов Е.И., Кузьмин В.А., Чумакова Н.А. // Теоретические основы химической технологии. 2006. Т. 40. № 2. С. 171—183.Давлетшин Р.С., Мустафина С.А., Балаев А.В., Спивак С.И. // Катализ в промышленности. 2005. № 6. С. 34—40.Давлетшин Р.С., Мустафина С.А., Балаев А.В., Спивак С.И. // Катализ в промышленности. 2005. № 6. С. 34—40.Morschbaker A. // Macromolecular Science. 2009. V. 49. P. 79-84.Morschbaker A. // Macromolecular Science. 2009. V. 49. P. 79-84.Вильданов Ф.Ш., Латыпова Ф.Н., Чанышев Р.Р., Николаева С.В. // Башкирский химический журнал. 2011. № 3 (18). С. 132—135.Вильданов Ф.Ш., Латыпова Ф.Н., Чанышев Р.Р., Николаева С.В. // Башкирский химический журнал. 2011. № 3 (18). С. 132—135.Reddy M.M., Vivekanandhan S., Misra M., Bhatia S.K., Mohanty A.K. // Progress in Polymer Science. 2013. V. 38. P. 1653-1689.Reddy M.M., Vivekanandhan S., Misra M., Bhatia S.K., Mohanty A.K. // Progress in Polymer Science. 2013. V. 38. P. 1653-1689.Яковлева И.С., Банзаракцаева С.П., Овчинникова Е.В., Чумаченко В.А., Исупова Л.А. // Катализ в промышленности. 2016. № 1 (16). C. 57—73. [Yakovleva I.S., Banzaraktsaeva S.P. , Ovchinnikova E.V. et al. Catal. Ind. (2016) 8: 152-167 (Engl. Transl.). https://doi.org/ 10.1134/S2070050416020148].Яковлева И.С., Банзаракцаева С.П., Овчинникова Е.В., Чумаченко В.А., Исупова Л.А. // Катализ в промышленности. 2016. № 1 (16). C. 57—73. [Yakovleva I.S., Banzaraktsaeva S.P. , Ovchinnikova E.V. et al. Catal. Ind. (2016) 8: 152-167 (Engl. Transl.). https://doi.org/ 10.1134/S2070050416020148].Skiba E.A., Baibakova O.V., Budaeva V.V., Pavlov I.N., Vasilishin M.S., Makarova E.I., Sakovich G.V., Ovchinnikova E.V., Banzaraktsaeva S.P., Vernikovskaya N.V., Chumachenko V.A. // Chemical Engineering Journal. 2017. V. 391. P. 178-186.Skiba E.A., Baibakova O.V., Budaeva V.V., Pavlov I.N., Vasilishin M.S., Makarova E.I., Sakovich G.V., Ovchinnikova E.V., Banzaraktsaeva S.P., Vernikovskaya N.V., Chumachenko V.A. // Chemical Engineering Journal. 2017. V. 391. P. 178-186.Kagyrmanova A.P., Chumachenko V.A., Korotkikh V.N., Kashkin V.N., Noskov A.S. // Chemical Engineering Journal. 2011. VT. 176—177. P. 188-194.Kagyrmanova A.P., Chumachenko V.A., Korotkikh V.N., Kashkin V.N., Noskov A.S. // Chemical Engineering Journal. 2011. VT. 176—177. P. 188-194.Банзаракцаева С.П., Овчинникова Е.В., Исупова Л.А., Чумаченко В.А. // Журнал прикладной химии. 2017. № 2 (90). С. 146—155.Банзаракцаева С.П., Овчинникова Е.В., Исупова Л.А., Чумаченко В.А. // Журнал прикладной химии. 2017. № 2 (90). С. 146—155.Пат. 2609263C1 РФ. 31.01.2017.Пат. 2609263C1 РФ. 31.01.2017.Овчинникова Е.В., Исупова Л.А., Данилова И.Г., Данилевич В.В., Чумаченко В.А. // Журнал прикладной химии. 2016. Т. 89. № 5. С. 545—552.Овчинникова Е.В., Исупова Л.А., Данилова И.Г., Данилевич В.В., Чумаченко В.А. // Журнал прикладной химии. 2016. Т. 89. № 5. С. 545—552.Данилевич В.В., Лахмостов В.С., Захаров В.П., Танашев Ю.Ю., Соколов Д.Н., Исупова Л.А., Пармон В.Н. // Катализ в промышленности. 2016. Т. 16(1). С. 13—28.Данилевич В.В., Лахмостов В.С., Захаров В.П., Танашев Ю.Ю., Соколов Д.Н., Исупова Л.А., Пармон В.Н. // Катализ в промышленности. 2016. Т. 16(1). С. 13—28.Золотарский И.А., Военнов Л.И., Зудилина Л.Ю., Исупова Л.А., Зотов Р.А., Медведев Д.А., Степанов Д.А., Ливанова А.В., Мещеряков Е.П., Курзина И.А. // Катализ в промышленности. 2017 Т. 17 (4). С. 287—294. [Zolotarskii I.A., Voennov L.I., Zudilina L.Y. et al. Catal. Ind. (2018) 10: 49-56 (Engl. Transl.). https://doi.org/10.1134/S2070050418010129].Золотарский И.А., Военнов Л.И., Зудилина Л.Ю., Исупова Л.А., Зотов Р.А., Медведев Д.А., Степанов Д.А., Ливанова А.В., Мещеряков Е.П., Курзина И.А. // Катализ в промышленности. 2017 Т. 17 (4). С. 287—294. [Zolotarskii I.A., Voennov L.I., Zudilina L.Y. et al. Catal. Ind. (2018) 10: 49-56 (Engl. Transl.). https://doi.org/10.1134/S2070050418010129].Слинько М.Г., Дильман В.В., Маркеев Б.М., Кронберг А.Е. // Химическая промышленность. 1980. № 11. C. 22—41.Слинько М.Г., Дильман В.В., Маркеев Б.М., Кронберг А.Е. // Химическая промышленность. 1980. № 11. C. 22—41.Слинько М.Г. Моделирование химических реакторов. Новосибирск: Наука, 1968. 95 с.Слинько М.Г. Моделирование химических реакторов. Новосибирск: Наука, 1968. 95 с.Малиновская О.А., Бесков В.С., Слинько М.Г. Моделирование каталитических процессов на пористых зернах. Новосибирск: Наука, СО РАН, 1975. 268 с.Малиновская О.А., Бесков В.С., Слинько М.Г. Моделирование каталитических процессов на пористых зернах. Новосибирск: Наука, СО РАН, 1975. 268 с.Рид Р., Праусниц Дж., Шервуд Т. Свойства газов и жидкостей. Справочное пособие / Пер. с англ. под ред. Б.И. Соколова. 3-е изд., перераб. и доп. Л.: Химия, 1982. 592 с.Рид Р., Праусниц Дж., Шервуд Т. Свойства газов и жидкостей. Справочное пособие / Пер. с англ. под ред. Б.И. Соколова. 3-е изд., перераб. и доп. Л.: Химия, 1982. 592 с.Кругляков В.Ю., Исупова Л.А., Глазырин А.В., Данилевич В.В., Харина И.В. // Катализ в промышленности. 2016. Т. 16 (1). С. 6—12.Кругляков В.Ю., Исупова Л.А., Глазырин А.В., Данилевич В.В., Харина И.В. // Катализ в промышленности. 2016. Т. 16 (1). С. 6—12.

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