Mathematical Modeling of the Process of Dehydration of Ethanol to Ethylene over Alumina Ring Catalyst in a Tube Reactor

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.

1. Vernikovskaya N.V. // Chemical Engineering Journal. 2017. V. 329. P. 15—24.

2. 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].

3. Иванчина Э.Д., Ивашкина Е.Н., Козлов И.А., Долганова И.О., Платонов В.В. // Катализ в промышленности. 2015. № 1. С. 55—63.

4. 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].

5. 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].

6. Кленов О.П., Ханаев В.М., Борисова Е.С., Свиридонов А.А., Носков А.С. // Катализ в промышленности. 2008. № S1. С. 38—46.

7. 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.

8. Давлетшин Р.С., Мустафина С.А., Балаев А.В., Спивак С.И. // Катализ в промышленности. 2005. № 6. С. 34—40.

9. Morschbaker A. // Macromolecular Science. 2009. V. 49. P. 79-84.

10. Вильданов Ф.Ш., Латыпова Ф.Н., Чанышев Р.Р., Николаева С.В. // Башкирский химический журнал. 2011. № 3 (18). С. 132—135.

11. Reddy M.M., Vivekanandhan S., Misra M., Bhatia S.K., Mohanty A.K. // Progress in Polymer Science. 2013. V. 38. P. 1653-1689.

12. 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].

13. 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.

14. 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.

15. Банзаракцаева С.П., Овчинникова Е.В., Исупова Л.А., Чумаченко В.А. // Журнал прикладной химии. 2017. № 2 (90). С. 146—155.

16. Пат. 2609263C1 РФ. 31.01.2017.

17. 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.

18. 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.

19. 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].

20. Слинько М.Г., Дильман В.В., Маркеев Б.М., Кронберг А.Е. // Химическая промышленность. 1980. № 11. C. 22—41.

21. Слинько М.Г. Моделирование химических реакторов. Новосибирск: Наука, 1968. 95 с.

22. Малиновская О.А., Бесков В.С., Слинько М.Г. Моделирование каталитических процессов на пористых зернах. Новосибирск: Наука, СО РАН, 1975. 268 с.

23. 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.

24. 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.