1-жадвал
Ҳосил бўлган маҳсулот миқдорининг (n) катализатор таркиби ва ишлаш
даврига боғлиқлиги
Тарки
-би
%
n
Вақт, с, ва миқдори, моль, ҳосил бўлган маҳсулотлар
BA
ва
CO
2
вақтга
боғлиқлиги, с
4
8
12
16
20
24
28
32
36
Pd % 7% CH
3
COOK
1.0
BA
0,49
0,95
1,39
1,82
2,24
2,64
2,99
3,33
3,65
CO
2
0,19
38
55
0,72
0,89
1,04
1,18
1,14
1,44
2.0
BA
0,80
1,69
2,37
3,03
3,57
4,09
4,54
4,91
5,25
CO
2
0,16
30
0,42
54
0,64
0,73
0,81
0,88
0,94
3.0
BA
1,21
2,38
3,52
4,62
5,68
6,72
7,72
8,68
9,62
CO
2
0,26
52
0,76
1,00
1,23
1,46
1,68
1,89
2,09
0.4
BA
1,72
3,41
7,04
6,58
8,09
9,39
10,69
11,82
12,8
CO
2
39
0,71
1,16
1,51
1,86
2,16
2,46
2,72
2,94
0.2
BA
1,3
2,56
3,78
4,49
6,06
7,14
8,17
9,15
10,08
CO
2
0,41
0,81
1,19
1,56
1,91
2,25
2,57
2,88
3,17
0.1
BA
0,91
1,64
2,29
2,95
3,53
4,01
4,4
4,68
-
CO
2
0,4
0,61
0,85
1,01
1,32
1,49
1,64
1,74
-
CH
3
COOK % 0,4 % Pd
BA
1,25
2,46
3,72
7,02
6,23
7,49
8,79
10,05
11,26
CO
2
37
0,74
1,11
1,51
1,86
2,24
2,63
3,03
3,36
15
BA
1,49
2,93
4,42
5,86
7,39
8,84
133
11,72
13,21
CO
2
37
0,72
1,09
1,45
1,83
2,19
2,55
2,89
3,26
10
BA
1,63
3,30
4,88
6,51
8,19
9,72
11,30
12,93
14,51
CO
2
31
0,63
0,93
1,24
1,56
1,85
2,15
2,46
2,76
7
BA
1,61
3,24
4,89
6,47
8,01
9,61
11,24
12,82
14,35
6
BA
1,61
3,26
4,88
6,42
8,02
9,61
11,23
12,82
14,35
5
BA
1,58
3,21
4,79
6,33
7,91
9,44
11,07
12,65
14,17
3
BA
1,16
2,28
3,49
4,74
5,91
7,02
8,18
9,31
137
2
BA
37
0,79
1,26
1,63
1,95
2,23
2,61
2,93
3,21
Cu % 0,4 % Pd+7%
CH
3
COOK
0,00
BA
0,86
1,69
2,20
3,18
3,72
4,06
4,44
4,76
7,00
CO
2
0,28
55
0,79
1,04
1,21
1,32
1,45
1,55
1,63
0,1
BA
0,91
1,86
2,74
3,61
4,25
4,67
4,95
5,21
5,49
CO
2
0,29
0,61
0,89
1,18
1,38
1,52
1,61
1,69
1,79
0,5
BA
1,28
2,42
3,49
4,49
5,53
6,32
7,02
7,65
8,16
255
BA
35
0,66
0,95
1,23
1,51
1,72
1,92
2,09
2,23
1
BA
1,65
3,09
4,39
5,77
7,16
8,51
9,95
11,30
12,69
CO
2
33
54
0,76
1,14
1,42
1,48
1,73
2,24
2,511
2
BA
1,69
3,27
4,86
6,35
7,86
9,35
10,86
12,35
13,81
CO
2
38
0,73
1,08
1,41
1,75
2,08
2,41
2,74
3,07
4.0
BA
1,74
3,46
5,14
6,81
8,58
137
11,91
13,56
15,14
CO
2
0,43
0,85
1,27
1,68
2,12
2,56
2,94
3,35
3,74
6
BA
1,74
3,63
5,56
7,39
9,25
11,21
13,18
17,05
16,84
CO
2
0,47
39
1,52
2,02
2,52
3,06
3,59
4,12
5,49
Олинган маълумотлардан (1-жадвал) кўриниб турганидек, намуналарда
Pd нинг турли миқдорли катализаторлари учун катализатор фаоллигининг
вақт бўйича ўзгариши (камайиши) чизиқли эмас, бу катализаторнинг беқарор
ишлашига ишора қилади (мазкур тажрибалар қаторида катализатор 7%
CH
3
COOK сақлаган). Бунда дезактивланиш даражаси Pd миқдорига боғлиқ.
ВА ҳосил бўлиши ва этиленнинг ёниш реакциялари учун катализатор
фаоллиги ўзгариши боғлиқлиги айнан бир хиллигини кузатамиз.
ЭТИЛЕННИ ОКСИДЛАНИШЛИ АЦЕТИЛЛАШ ЖАРАЁНИНИ
МАТЕМАТИК МОДЕЛЛАШТИРИШ
Н.Х.Мусулмонов
1
., Н.И.Файзуллаев
1
., Ф.Э.Буронов
2
., Ф.Н.Тошбоев
1
.
1
Самарқанд давлат университети
2
Қарши Муҳандислик-иқтисодиёт институти
Этиленни оксидланишли ацетиллаш орқали винилацетат олиниши
жараёнининг юқори даражада ишланганлигига қарамай бу реакцияга
қизиқиш ҳозирги вақтгача сўнмаяпти. Этиленнинг газ фазали оксидланишли
ацетиллаш реакциясида тутиб турувчилар табиати, уларни ишлов бериш
режимлари ва усулларининг улар асосида синтез қилинган гетероген
палладийли катализаторлар хоссаларига таъсири тавсифланган. Этиленнинг
оксидланишли ацетилланиш реакцияси тенгламаси:
C
2
H
4
+ CH
3
COOH + 1/2O
2
→ CH
2
=CHOOCCH
3
+ H
2
O
Этиленни оксидланишли ацетиллаш реакцияси калий ацетат ва майда
дисперс олтин билан (галоген ионлари сақламайдиган Au тузлари билан)
модификация қилинган палладийли катализаторлар иштирокида ыуйидаги
маыбул шароитда щтказилади: этилен:сирка кислота нисбати 4:, босим 0,4
МПа, ҳарорат 165
℃
, хомашё бўйича ҳажмий тезлик 2000-8000 соат
-1
.
Ишда катализаторнинг ичи ковак цилиндрик заррачалари қўзғалмас
қатлами билан этиленнинг винилацетатга оксидланишли ацетиллаш
реакторида иссиқлик ташиш параметрлари ўрганилган, қайновчи қатламда
100-250
℃
ҳароратда, юқори босимда этиленнинг оксидланишли ацетиллаш
256
жараёни тавсифланган, у ерда катализаторлар сифатида Pd, Au, Cd, Bi, Cu,
Fe, Co, Ce, U бирикмалари, шунингдек ишқорий металлар ва кремний
диоксидидаги уларнинг аралашмаларидан фойдаланилган. Реакторга кирувчи
реакцион аралашма 30-70 ҳажмий % этилен, 10-25 % сирка кислота ва 8-25 %
кислород сақлайди.
Этилен асосида винилацетат синтези, сирка кислота ва кислородни
катализатор қатлами орқали дастлабки реагентларнинг буғ-газ аралашмасини
ўтказиш орқали, 140-200 °C ҳарорат ва 0,8 МПа босимда амалга оширилади.
Жараённинг химизми мақсадли ёнаки маҳсулотлар ҳосил бўлишининг
брутто-реакциялари билан яқинлашади:
С
2
Н
4
+ СН
3
СООН + 0,5 О
2
→
СН
3
СООСН=СН
2
+ Н
2
О
(1)
С
2
Н
4
+ 3 О
2
→
2СО
2
+ 2 Н
2
О
(2)
Вақт ўтиши билан каталитик комплекс эскиради ва унинг фаоллиги
пасаяди. Катализаторнинг доимий активлигини сақлаб қолиш учун, винил
ацетат синтези жараёни 1 йил давомида секин ҳароратни 140 дан 200
℃
гача
кўтарилиши билан амалга оширилади. Импорт катализаторнинг хизмат
муддати 1 йил.
Нисбатан кам сонли нашрлар этилен, сирка кислота ва кислород
асосидаги винилацетат синтезини моделлаштириш ва назорат қилишга
бағишланган. Винилацетат синтези учун математик модель жорий ишлаб
чиқариш объектида бу жараённи назорат қилиш учун “Bayer” фирмаси
катализаторида ишлатилади.
Адекват моделни яратишда унинг тузилиши ва кўрсаткичлари дастлабки
тахминлар кўринишида фойдаланилиши мумкин бўлади. Шунга боғлиқ
ҳолда нашр қилинган маълумотларнинг структур ва параметрик
идентификацияси ўтказилган ва мақсадли ВА ва ёнаки – углерод диоксиди
маҳсулотларининг ҳосил бўлишининг (фаоллиги) ночизиқли тузилишга эга
бўлган динамик математик модели олинган. ВА олиниш реакцияси биринчи
тартиб бўйича, углерод диоксид ҳосил бўлиши эса – бирярим тартибли
бўйича ўтиши қабул қилинган:
К
ВА
=
dG
BA
V ∙ dt
= α
1
exp (α
2
−
4084,0
X
3
) X
1
X
2
X
4
×
×
(α
3
+ α
4
X
5
α
5
) + α
6
(0,001X
5
+ α
7
)
−2
) ∙ exp (−α
8
t)/[α
9
(1 + X
1
X
2
+ X
2
)
2
×
(1 + X
1
X
2
+ X
2
)X
4
+ (α
12
+ α
13
X
1
2
)X
4
2
+ (α
14
+ α
15
X
2
)]
; (3)
бу ерда К
ВА
, К
СО2
– ВА ва углерод диоксид ҳосил бўлиши солиштирма
тезликлари, моль/(л.кат. соат); V – катализатор ҳажми, л; G – ҳосил бўлган
маҳсулот миқдори, моль; Х
1
– буғ-фазали хомашё аралашмадаги этиленнинг
углерод оксиди ўзаро нисбати; Х
2
– аралашмадаги кислороднинг моль
257
улуши; Х
3
– реакция ҳарорати, К; Х
4
– реакцион зонадаги мутлоқ босим, атм;
Х
5
– буғ-газли аралашманинг ҳажмий тезлиги, соат
-1
; t – катализаторнинг
ишлаш вақти, соат;
α
𝑖
,
i
=1÷15,
β
j
, j =1÷18 – регрессион коэффициентлар.
Моделнинг ишлаш диапазони: 2≤Х
1
≤8; 0,01≤Х
2
≤0,07; 413≤Х
3
≤473; 2≤Х
4
≤10;
2000≤Х
5
≤10000. Моделнинг ўртача нисбий хатолиги винилацетат бўйича (1)
±4,9%, углерод диоксид бўйича (2) ±5,7% ни ташкил қилади.
Математик тавсифлашнинг параметрик идентификацияси генетик
алгоритм орқали ўтказилган, топиладиган константалар бўлиб
α
̅
,
β̅
коэффициентлар хизмат қилади. Мақсад функцияси сифатида экспериментал
қийматлардан маҳсулотлар ҳосил бўлиши тезликлари унум ҳисобланган
қийматларидан четланишнинг квадрат мезонлари фойдаланилади:
∑
(∑
(1 −
K
kn
(α,β
̅
̅̅̅̅̅)
K
kn
ex
)
2
2
n=1
)
𝑁
k
n=1
→ min,
α
̅
,
β̅
, (5)
Бу ерда
K
kn
(α, β̅
̅̅̅̅̅)
,
K
kn
ex
– мос равишда n экспериментда синтезнинг k
маҳсулот ҳосил бўлиши солиштирма тезлигининг ҳисобланган ва ўлчанган
қиймати; N
k
– k маҳсулот учун тажрибалар сони; 2 – идентификация учун
фойдаланиладиган синтез жараёнининг асосий маҳсулотлари (ВА ва УД)
миқдори.
1-жадвалда (3) формула асосида ҳисобланган α ва β коэффициентлар
қийматлари келтирилган.
1-жадвал
Математик модель параметрларининг қийматлари
α
1
=10,0
α=-0,18487479
α
3
=6,2335735×10
-7
α
4
=130,63863
α
5
=1,422931
α
6
=1795,3167
α
7
=14,100476
α
8
=5,3596838×10
-5
α
9
=0,63049767×10
-
2
α
10
=-
0,16218276×10
-2
α
11
=-
0,31882×10
-2
α
12
=0,172464×10
-3
α
13
=0,89261043×10
-6
α
14
=-
0,24707023×10
-2
α
15
=0,42068918×10
-1
β
1
=10,0
β
2
=8,6500656
β
3
=1,2083872
β
4
=1,5499401
β
5
=-1,3618666×10
4
β
6
=563,375184
β
7
=0,30930987
β
8
=3,2579163×10
6
β
9
=18,370189
β
10
=2,7646105
β
11
=-
0,219608×10
-2
β
12
=0,3721551×10
-2
β
13
=-0,0148895
β
14
=0,45137469×10
-2
β
15
=029683677×10
-
4
β
16
=1,1490892
β
17
=-0,025611384
β
18
=0,45726603
Do'stlaringiz bilan baham: |