КІНЕТИЧЕСКИЕ ИССЛЕДОВАНИЯ И МОДЕЛИРОВАНИЕ ПРОЦЕССА ЭТЕРИФИКАЦИИ БЕНЗОЙНОЙ КИСЛОТЫ

Autor: R. Melnyk, Stepan, I. Khlibkevych, Uliana, Melnyk, Yurii R., Mahorivska, Halyna Ya.
Jazyk: angličtina
Rok vydání: 2022
Předmět:
Zdroj: Journal of Chemistry and Technologies; Том 29 № 4 (2021): Journal of Chemistry and Technologies; 565-575
Journal of Chemistry and Technologies; Vol. 29 No. 4 (2021): Journal of Chemistry and Technologies; 565-575
ISSN: 2306-871X
2663-2942
2663-2934
DOI: 10.15421/jchemtech.v29i4
Popis: The kinetic regularities of benzoic acid esterification with 1-butyl alcohol catalyzed by p-toluenesulfonic acid under stationary conditions have been studied. The study shows that the reaction has the first order with respect to benzoic acid. It is proposed a method for calculating the forward and reverse reaction constants, and the equilibrium constant using the determined effective rate constant of the esterification reaction. The preexponential factors and activation energies of the forward and reverse reactions as well as the thermal effect and the entropy change of the esterification reaction have been calculated. In particular, the thermal effect of benzoic acid esterification reaction with 1-butyl alcohol at a temperature of 365.2–389.4 K is 622 J∙mol-1, and the activation energies of the forward and reverse reactions are 58.40 and 57.70 kJ∙mol-1, respectively. The calculated kinetic characteristics of the esterification reaction were used in mathematical modeling of the butyl benzoate obtaining process under nonstationary conditions. Taking into account the kinetic characteristics of the reactions and the stages peculiarities of the butyl benzoate obtaining process the calculation of the change in the benzoic acid conversion over time was performed. The study shows that under optimal conditions the benzoic acid conversion in 120 min reaches 92 %. The use of the experimental results and the created mathematical model of benzoic acid esterification process with 1-butyl alcohol makes it possible to calculate of kinetic curves of the reagent consumption under nonstationary conditions. The experimentals can be used to improve the technological process of the butyl benzoate manufacture in the industry.
В стационарных условиях исследованы кинетические закономерности этерификации бензойной кислоты н-бутиловым спиртом в присутствии п-толуолсульфоновой кислоты. Показано, что реакция имеет первый порядок по бензойной кислоте. Предложена методика расчета констант прямой и обратной реакций и константы равновесия по определенной эффективной константе скорости реакции этерификации. Рассчитаны предэкспоненциальные множители и энергии активации прямой и обратной реакций, а также тепловой эффект и изменение энтропии реакции этерификации. В частности, тепловой эффект реакции этерификации бензойной кислоты н-бутиловым спиртом при температуре 365.2–389.4 К составляет 622 Дж∙моль–1, а энергия активации прямой и обратной реакций 58.40 и 57.70 кДж∙моль–1, соответственно. Полученные кинетические характеристики реакции этерификации использованы для математического моделирования периодического процесса получения бутилбензоата в нестационарных условиях. С учетом кинетических характеристик реакций и стадий процесса получения бутилбензоата выполнен расчет изменения степени превращения бензойной кислоты во времени. Показано, что при оптимальных условиях конверсия бензойной кислоты за 120 мин реакции достигает 92 %. Использование полученных экспериментальных результатов и созданной математической модели процесса этерификации бензойной кислоты н-бутиловым спиртом позволило получить кинетические кривые расхода реагентов в нестационарных условиях. Полученные результаты могут быть использованы для совершенствования технологического процесса получения бутилбензоата в промышленности.
Databáze: OpenAIRE
Externí odkaz: