Кинетичекие закономерности формирования напряженных алициклических соединений в процессе каталитической трансформации метанола в углеводороды

Каталитическая трансформация метанола в углеводороды является сложным химическим процессом, сопровождающимся цепочной последовательно параллельных превращений. Наиболее ценными продуктами реакции каталитической трансформации метанола в углеводороды являются напряженные углеводороды - производные циклопропана, в связи с возможностью их использования в качестве высокоэнергетического топлива, а также в качестве ценного химического сырья. Однако выход напряженных соединений в реакции каталитической трансформации метанола в углеводороды крайне невелик. Одним из возможных методов повышения выхода целевых продуктов является разработка кинетической модели реакции и ее анализ. В работе проанализированы кинетические модели, наиболее часто используемые для описания процесса каталитической трансформации метанола в углеводороды. Проведеный анализ реакционной смеси позволил определить основные напряженные углеводороды, образующиеся в ходе реакции, среди которых - 1,1-диметилциклопропан, 1,2-диметилциклопропан, 1,1,2-триметилциклопропан, 1,2,3-триметилциклопропан, 1,1,2,2-тетраметилциклопропан, 1,1,2,3-тетраметилциклопропан. На основании списка продуктов была предложена схема химических превращений, происходящих в ходе синтеза напряженных углеводородов. На первом этапе происходит формирование производных циклопропана при взаимодействии пропена с карбеном, с последующим образованием ди, три и тетраметильных производных циклопропана. На основании схемы реакции предложена кинетическая модель процесса в виде системы дифференциальных уравнений. Решение дифференциальных уравнений по экспериментально полученным данным было произведено в системе Matlab методом Левенберга-Маркварда. Полученные значения констант скорости реакции позволяют определить лимитирующие стадии процесса трансформации метанола с образованием напряженных углеводородов. Вычисленные значения критерии адекватности Фишера указывают на значимость полученных результатов модели. Полученные значения констант химических реакций могут быть использованы для оптимизации процесса синтеза напряженных углеводородов.