ТЕРМОДИНАМИЧЕСКИЙ АНАЛИЗ ПРОЦЕССА АЛКИЛИРОВАНИЯ БЕНЗОЛА ПРОПИЛЕНОМ
Актуальность работы обусловлена широким применением процессов алкилирования в промышленности и необходимостью создания адекватной по своей прогнозирующей способности математической модели, пригодной для решения технологических задач производства изопропилбензола в присутствии хлорида алюминия. Цель работы: определение и исследование термодинамических и кинетических закономерностей процесса алкилирования бензола пропиленом в присутствии хлорида алюминия с использованием методов квантовой химии. Методы исследования: электронно-структурный метод, основанный на теории функционала плотности (ТФП, DFT) на уровне B3LYP. Поиск переходных состояний реакций в присутствии кислот Льюиса был выполнен методом QST2 на уровне B3LYP/6-31++G(d,p) и LSDA/6-31++G(d,p). Результаты. Определенные с использованием методов квантовой химии термодинамические параметры основных реакций, протекающих в процессе получения кумола, позволили выполнить сравнение двух конкурирующих реакций - алкилирования и трансалкилирования. В результате было определено, что первая реакция обладает наименьшей энергией активации (для реакции алкилирования бензола пропиленом 150,94 кДж/моль при значении предэкспоненциального множителя в уравнении Аррениуса 1,58×10 5, для реакции трансалкилирования энергия активации и предэкспоненциальный множитель в уравнении Аррениуса равны 156,13 кДж/моль и 5,34×10 4, соответственно). Установленные закономерности легли в основу математической модели процесса алкилирования, которая позволяет прогнозировать качество получаемого алкилата в зависимости от режима проведения процесса в реакторе алкилирования. Погрешность расчетов по модели таких показателей, как выход целевого продукта изопропилбензола и побочных компонентов, определяющих качество продукта (н-пропилбензола, этилбензола, полиалкилбензолов), не превышает 7-10 %.