Глубокое каталитическое окисление глицерина
Технология аэрозольного катализа успешно показала себя как в целевых синтезах, так и в процессах утилизации органических веществ. Глубокое каталитическое окисление глицериновой фазы производства биодизеля может рассматриваться как утилизация органических отхлодов, так и может быть использовано для получения тепловой энергии [23]. Как отмечалось ранее, технология AnC лишена узких мест, характерных для традиционного гетерогенного катализа, что делает ее перспективной в процессах переработки глицериновой фазы биодизельного производства. Результаты экспериментальных исследований глубокого каталитическое окисление глицерина по технологии AnCVB (реактор вытеснения) на железнооксидном катализаторе представлены в табл. 3.5. Следует отметить минимальное количество угарного газа в продуктах окисления, закономерное возрастание скорости процесса с увеличением температуры (за исключением дважды выпавшей точки «450 оС, а также высокие значения показателей скорости процесса.
Таблица 3.6. Первичные данные по процессу каталитического окисления глицерина по технологии AnCVB
Зная температурную зависимость кинетических показателей процесса, можно рассчитать энергию активации процесса. Расчет энергии активации проводился линеризацией уравнения Аррениуса и обработкой данных по МНК.
Рисунок 3.2 Зависимость логарифма константы скорости от обратной температуры
E=17,46±1.39 кДж/моль
k=3623.1·exp(-17,46/RT)
Как видно, энергия
активации процесса глубокого
каталитического окисления глицерина
невелика, что свидетельствует о
внешнедиффузионно-переходной области
протекания реакции. Если лимитирующей
стадией процесса является именно внешняя
диффузия, то при ее отключении скорость
реакции должна резко увеличится. В
технологии AnC
одним из управляющих параметров является
частота колебания реактора. Увеличивая
частоту вибрации мы фактически увеличиваем
перемешивание, исключая или минимизируя
при этом внешнюю диффузию, и осуществляя
переход от режима близкого к идеальному
вытеснению к режиму идеального вытеснения.
С целью определения лимитирующей стадии
процесса, а также определения оптимальной
частоты вибрации было исследовано
влияние этого параметра на кинетику
процесса. .
Рисунок 3.3 Зависимость скорости процесса глубокого окисления глицерина от частоты вибрации
Как видно из рисунка 3.3 внешняя диффузия не является лимитирующей стадией процесса. Увеличения частоты вибрации приводит к увеличению синтеза наночастиц и, возможно, их более быстрой коагуляции. На зависимости скорости процесса от частоты вибрации наблюдается максимум, что характерно для технологии AnC, и может быть связано с изменениями газодинамического режима в реакторе.
Чтобы количественно оценить влияние частоты вибрации на кинетику процесса была проведена линеризация и обработка данных МНК. Зависимость условно была разбита на два участка: первый участок – 0,5 – 1 Гц – возрастание скорости, и 1,5 – 6 Гц – закономерное убывание значений скорости. Линеризировался именно второй участок.
.
Рисунок 3.4 Зависимость логарифма константы скорости каталитического окисления глицерина от логарифма частоты вибрации
k=162,6 · f -0,06