CC BY
21
9. Соловьев Р.А., Глебов А.Л., Гаврилов С.В. Обнаружение ложных путей в цифровых схемах на основе логических импликаций. Изв. вузов. Электроника, 2007. № 2. С. 78. [Электронный ресурс]. Режим доступа: https://miet.ru/structure/s/894/e/45147/ 191?print=1/ (дата обращения: 06.10.2017).
АЛКИЛИРОВАНИЕ О-КСИЛОЛА ГЕКСЕНОМ-1 В ПРИСУТСТВИИ ВЫСОКОКРЕМНЕЗЕМНОГО ЦЕОЛИТА ТИПА ZSM-5
1 2 3
Исмайлова С.С. , Aбдуллаева М.Я. , Амиров С.Г. Email: [email protected]
1Исмайлова Сабира Сабир - кандидат химических наук, ассистент, кафедра химии и технологии неорганических веществ; 2Aбдуллаева Майя Ядигар - кандидат химических наук, доцент, кафедра нефтехимической технологии и промышленной экологии; 3Амиров Сабир Гараш - кандидат химических наук, доцент, кафедра органических веществ и технологии высокомолекулярных соединений, Азербайджанский государственный университет нефти и промышленности, г. Баку, Азербайджанская Республика
Аннотация: приведены результаты алкилирования о-ксилола гексеном-1 в присутствии цеолитного катализатора типа ZSM-5. Было исследовано влияние различных параметров (температуры, времени реакции, количества катализатора) на выход и селективность целевых продуктов, приведены оптимальные условия реакции. Установлено, что выход целевых продуктов при оптимальных условиях составил 98,2%. Предложенный способ позволит заменить экологически небезопасный способ алкилирования о-ксилола гексеном-1 в присутствии хлористого алюминия при трехстадийном способе синтеза диэлектрической жидкости ацетоксиметил-вт.гексил-о-ксилола.
Ключевые слова: алкилирование, о-ксилол, гексен-1, вт.гексил-о-ксилол, цеолит ZSM-5.
ALKYLATING OF О-XYLOL BY HEXENE- 1 IN THE PRESENCE OF HIGH-SILICA ZEOLITE OF ZSM-5 TYPE Ismayilova S.S.1, Abdullayeva M.Ya.2, Amirov S.G.3
1Ismaylova Sabira Sabir - PhD in Chemical sciences, Assistant, DEPARTMENT CHEMISTRY AND TECHNOLOGY OF INORGANIC SUBSTANCES; 2Abdullayeva Maya Yadiqar - PhD in Chemical Sciences, Assistant Professor, DEPARTMENT TECHNOLOGY OF OIL AND INDUSTRY ECOLOGY; 3Amirov Sabir Garash - PhD in Chemical sciences, Assistant Professor, DEPARTMENT ORGANIC SUBSTANCES AND TECHNOLOGY
OF HIGH MOLECULES COMPOUND, AZERBAIJAN STATE UNIVERSITY OF OIL AND INDUSTRY, BAKU, REPUBLIC OF AZERBAIJAN
Abstract: the results of alkylation of o-xylene with hexene-1 in the presence of a ZSM-5 zeolite catalyst have been given. The effect of various parameters (temperature, reaction time, amount of catalyst) on the yield and selectivity of the target products was studied, optimal reaction conditions were given. It was found that the yield of the target products under optimal conditions was 98.2%. The proposed method will replace un ecologically unsafe method of
alkylation of o-xylene with hexene-1 in the presence of aluminum chloride in a three-step process of the synthesis of the dielectric liquid of acetoxymethyl-hexyl-o-xylol. Keywords: alkylation, o-xylol, hexene-1, hexyl o-xylol, zeolite ZSM-5.
УДК. 547.27.537.26
В связи с повсеместным отказом в электротехнике от полихлорированных бифенилов, являющихся экологически опасными соединениями, в пользу касторового масла, осуществлен трехстадийный синтез ацетооксиметил -втор.гексид-о-ксилола, представляющего интерес в качестве потенциального заменителя касторового масла [1, с. 51].
Ацетоксиметил-вторгексил-о-ксилол был синтезирован на базе последовательных реакций алкилирования, хлорметилирования алкил-замещенных ароматических углеводородов повышенной молекулярной массы, синтеза сложных эфиров реакцией взаимодействия бензилхлоридов с карбоксилатами натрия.
Однако, на стадии алкилирования о-ксилола гексеном-1 используются традиционные жидкие катализаторы, как серная кислота и катализаторы на основе хлористого алюминия. Данные способы отличаются образованием больших количеств химически загрязненных стоков, которые в настоящее время являются, мягко говоря, очень нежелательными.
В связи с чем, использование твердых кислотных катализаторов в процессе алкилирования о-ксилола гексеном-1 является актуальным.
Процессы алкилирования ароматических углеводородов олефинами исследовались в присутствии твердых кислотных катализаторов, таких как цеолиты, алюмосиликаты, ионообменные смолы, твердые кислоты и т.д. [2, с. 18]. В настоящей статье приведены результаты исследований алкилирования о-ксилола гептеном-1 в присутствии цеолита ZSM-5 c силикатным модулем, равным 90. Водородную форму цеолита готовили по методике, приведенный в работе [3, с. 24].
Жидкофазное алкилирование проводили под давлением в термостатированном автоклаве с перемешивающем устройством [4 ,с. 24]. В реактор загружали необходимое количество ксилола и гексен-1, а также рассчитанное количество твердого катализатора. Перемешивающее устройство включалась по достижении необходимой температуры реакционной смеси. После определенного времени проведения реакции перемешивающее устройство отключалось и автоклав подвергался охлаждению. Катализатор с целью повторного использования отделяли от реакционной смеси фильтрованием. Состав реакционный смеси определяли фракционированием и методом газо-жидкостной хроматографии.
Газо-жидкостный хроматографический анализ исходного сырья и продуктов реакции проводили на хроматографе Хром-5 с детектором по теплопроводности с порогом чувствительности не ниже 3 10-3% (объем).
Результаты процесса алкилирования о-ксилола гексеном-1 приведены в табл. 1. При этом мольное соотношение олефин : о-ксилол=1 : 8, количество катализатора 15,0 масс.%. Перед проведением реакции алкилирования катализатор предварительно подвергался прокаливанию при 600°C в токе сухого воздуха в течение 2 ч, после чего охлаждался в сухой атмосфере.
Таблица 1. Зависимость выхода вторгексил-о-ксилола от времени и температуры алкилирования о-ксилола гексеном-1 на цеолите 0,9HZSM-5
Время реакции, ч Температура реакции, ^ Конверсия гексена-1, % Выход моноалкилированного о-ксилола, %
1 160 92,0 85,1
2 95,2 92,3
3 100 96,7
1 180 98,2 91,7
2 100 98,2
3 100 98,1
1 200 100 96,1
2 100 98,0
3 100 96,5
Из данных таблицы видно, что максимальный выход продуктов алкилирования о-ксилола гексеном-1 наблюдается при 1800С, времени реакции два часа и мольном соотношении реактантов: о-ксилола: а-олефинами 8:1.
Синтезированный вт.гексил-о-ксилол имел следующие физико-химические
показатели: Т.кип. 104-1060С/4 мм рт.ст.; - 0,887, п-1,4945. Элементный
состав C 88,21%, H 11,32%. (вычисленный элементный состав ^88,43%; ^11,58%). Найдено: Мкриоск.-188; МRнайд.-61,9; МRподсч. -61,8.
Было также исследовано влияние степени обмена ионов натрия в цеолите на ионы водорода на его алкилирующие свойства. В табл. 2 приведены результаты алкилирования о-ксилола гексеном-1 на цеолитах ZSM-5 с различными степенями декатионирования.
Таблица 2. Алкилирование о-ксилола гексеном-1 в присутствии цеолита ZSM-5 с различными
степенями декатионирования
Катализаторы Конверсия гексена-1, % Выход моноалкилированного о-ксилола, %
ZSM-5 15,7 2,7
0^ ZSM-5 78,2 72.3
0,Ш ZSM-5 100 84,7
0^ ZSM-5 100 98,2
Примечание: Время реакции -2 ч, температура - 180°С, мольное соотношение о-ксилол:гексен-1=8:1, количество катализатора - 15 масс.%.
Как следует из таблицы, увеличение степени декатионирования положительно влияет как на степень превращения гексен-1, так и на выход моноалкилированного о-ксилола. Оптимальной степенью декатионирования является 90%.
В табл. 3 приведены результаты влияния количества катализатора 0,9HZSM-5 и мольного соотношения о-ксилола гексена-1 на выход вторгексил-о-ксилола.
Как следует из таблицы, изменение количество катализатора от 5 до 20 масс.% и мольного соотношения о-ксилола к гексену-1 от 6:1 до 10:1 положительно влияет на выход вторгексил-о-ксилола. Оптимальными являются количество катализатора в 15 масс.% и мольное соотношение о-ксилола к гексену-1= 8:1.
Что же касается времени проведения процесса, то показатели процесса при проведении его ниже двух часов хуже, при более двухчасового проведения показатели процесса практически стабильны.
Таблица 3. Зависимость выхода вторгексил-о-ксилола от количества катализатора 0,9HZSM-5 и мольного соотношения о-ксилола гексену-1
Количество катализатора, масс. % Мольное сотношение о-ксилол:гексен-1 Конверсия гексена-1, % Выход моноалкилиро- ванного о-ксилола, %
5 6 76,4 67,7
10 6 95,7 77,2
15 6 100 82.3
20 6 100 83,1
5 8 81,1 70,3
10 8 98,1 93,2
15 8 100 98,2
20 8 100 96,1
5 10 ■ 1 80,1 99,2
10 10 ■ 1 98,7 94,1
15 10 ■1 100 97,4
20 10 ■1 100 95,9
Примечание: Время реакции - 2 ч., температура - 180°C.
В табл. 4 представлены материальные балансы процессов алкилирования о-ксилола гексеном-1 в присутствии различных катализаторов. Наибольшая селективность по целевому продукту, наблюдается, при использовании катализатора Ж8М-5. При этом конверсия олефина составляет 100%.
Таблица 4. Материальный баланс процесса алкилирования о-ксилола гексеном-1 в присутствии
различных катализаторов
№ Сырье, продукты, показатели Катализатор
AlCl3 AlCl3CH3NO2 AlCl3HCl HZSM-5
Взято
1 Температура, 0С 25 50 50 180
2 о-Ксилол:гексен-1, моль/моль 6 6 6 8
3 Катализатор:гексен-1, моль 0,15 0,15 0,15
4 Время реакции, час 4,0 3,0 2,0 2,0
5 Конверсия олефина, % масс. 100 100 100 100
6 Селективность, % масс. 56,8 86,2 75 98,2
Таким образом, результаты проведенных исследований показали возможность применения цеолитного катализатора при алкилировании о-ксилола гексеном-1.
При этом заменой катализатор-хлористый алюминий на стадии алкилирования о-ксилола гексеном-1 на цеолитный решается экологическая проблема и получается ацетоксиметил-вт.гексил-о-ксилол, электрофизические свойства которого позволяют рассматривать его как перспективный заменитель диэлектрической жидкости-натурального касторового масла.
Список литературы /References
1. Абдуллаева М.Я., Исмайлова С.С., Амиров С.Г. Диэлектрическая жидкость для импульсных конденсаторов. Экоэнергетика, НТ Журн., 2017. № 3. С. 51-55.
2. Алкилирование фенола тримерами пропилена в присутствии катализатора АШНЦ-3 // Д.Г. Гасанов, М.М. Мовсумзаде, Д.Ш. Гамидова, К.М. Мамедова, Н.Д. Гусейнова / Нефтепереработка и нефтехимия, 2017. № 2. С. 17-22.
3. Амирова С.С., Салимова Н.А. Деароматизация керосиновой фракции. Изв. высш. техн. учебн. завед. Азербайджана, 2006. № 3 (43). С. 23-26.
4. Исмайова С.С., Салимова Н.А. Исследование влияния деароматизации бензина на структурные особенности декатионированного цеолита. Изв. высш. техн. учебн. завед. Азербайджана, 2011. № 3 (73). С. 40-47.
РЕШЕНИЕ ОДНОЙ СМЕШАННОЙ ЗАДАЧИ ДЛЯ СИСТЕМЫ ТЕЛЕГРАФНЫХ УРАВНЕНИЙ МЕТОДОМ РАЗДЕЛЕНИЯ ПЕРЕМЕННЫХ
1 2 3
Дудко В.Г. , Сумительнов В.Н. , Шлопак А.А. Email: [email protected]
1 Дудко Владимир Григорьевич - кандидат технических наук, доцент; 2Сумительнов Виктор Николаевич - кандидат технических наук, доцент; 3Шлопак Александр Анфирович - кандидат технических наук, доцент, кафедра систем автоматического управления, Московский государственный технический университет им. Н.Э. Баумана Национальный исследовательский университет, Мытищинский филиал, г. Мытищи
Аннотация: обоснование метода решения смешанной задачи для системы телеграфных уравнений можно получить из общих теорем работы [3]. В настоящей статье рассматривается сведение поставленной смешанной задачи к смешанной задаче при простейших граничных условиях путем введения новых функций и решение последней обычным и видоизмененным методами разделения переменных. Показана тождественность полученных результатов при решении как одним, так и другим методом. Доказана теорема, подтверждающая правомерность использования видоизмененного метода.
Ключевые слова: уравнения, телеграфные, метод.
THE SOLUTION OF ONE MIXED TASK FOR THE SYSTEM OF THE TELEGRAPH EQUATIONS BY METHOD OF DIVISION OF VARIABLES Dudko V.G.1, Sumitelnov V.N.2, Shlopak A.A.3
1Dudko Vladimir Grigoryevich - PhD in Engineering Sciences, Associate Professor;
2Sumitelnov Victor Nikolaevich - PhD in Engineering Sciences, Associate Professor;
3Shlopak Alexander Anfirovich - PhD in Engineering Sciences, Associate Professor, DEPARTMENT OF SYSTEMS OF AUTOMATIC CONTROL, BAUMAN MOSCOW STATE TECHNICAL UNIVERSITY, NATIONAL RESEARCH UNIVERSITY, MYTISHCHI BRANCH, MYTISHCHI
