Русский
English 34-48 стр.
Работа посвящена способу получения 4,4’-метилендианилин (МДА) в микроканале. MДA производят в промышленных масштабах, в основном как предшественник полиуретанов. Также это соединение применяется в качестве отвердителя эпоксидных смол, покрытия проводов, а также в армированных композитных материалах. Синтез МДА сопровождается высокими колебаниями температурами, а ограничивающим фактором выступает скорость массообмена. Данные проблемы может решить мик-рофлюидика. Микрореактора работают в проточном исполнении в ламинарном режиме течения. Благо-даря небольшому диффузионному пути молекул, распределение концентраций и температуры идет быст-ро. Это в свою очередь повышает выход продукта, улучшает контроль реакции. Также это важно в мно-гофазных процессах, где процесс массообмена идет на границе раздела фаз. Именно микрофлюидика поз-воляет точно контролировать площадь межфазного взаимодействия, что критично для данных процес-сов. Однако при синтезе МДА нарастает вязкость за счет образования олигомеров, что может закупо-рить микроканал. Проведён процесс численного моделирования, выявивший снарядное течение в микрока-нале, что было также подтверждено при проведении синтеза. Составлен многофакторный эксперимент, необходимый для определения оптимальных условий синтеза. Варьировались такие параметры, как тем-пература реакции, соотношение компонентов, время пребывания. Для успешного проведения синтеза ис-пользовался дизайн эксперимента. На основании вышеперечисленных параметров, построены двухмерные и трёхмерные контурные диаграммы, представляющие из себя математические модели исследуемого процесса. Благодаря их комбинированию, были установлены оптимальные технологические параметры процесса.
1. Lowenkron S. Amines, Aromatic, Methylenedianiline // Kirk-Othmer Encyclopedia of Chemical Technology/ ed. Kirk-Othmer. Wiley, 2000.
2. Menshutina N.V., Lebedev I.V., Lebedev E.A., Dashkin R.R., Shishanov M.V., Burdeyniy M.L. STUDY AND MODELING 4,4’-Diaminodiphenylmethane synthesis // Izvestiya vysshikh uchebnykh zavedenii khimiya khimicheskaya tekhnologiya. 2021. Vol. 64. № 4. P. 100 – 103.
3. Wang C.Y., Li H.Q., Wang L.G., Cao Y., Liu H.T., Zhang Y. Insights on the mechanism for synthesis of methylenedianiline from aniline and formaldehyde through HPLC-MS and isotope tracer studies // Chinese Chemi-cal Letters. 2012. Vol. 23. № 11. P. 1254 – 1258.
4. Horváth G., Kummer A., Kozár Z., Varga T. Exploration and Model-Based Analysis of Reaction Mechanisms Related to the Formation of Methylenedianiline // Industrial & Engineering Chemistry Research. 2023. Vol. 62. № 10. P. 4297 – 4311.
5. Menshutina N., Lebedev I., Lebedev E., Kolnoochenko A., Troyankin A., Dashkin R., Shishanov M., Flegontov P., Burdeyniy M. Complex Modelling and Design of Catalytic Reactors Using Multiscale Approach-Part 2: Catalytic Reactions Modelling with Cellular Automata Approach // Computation. 2020. Vol. 8. Complex Model-ling and Design of Catalytic Reactors Using Multiscale Approach. Part 2. № 4. P. 87.
6. Cheung K.Y., Marquez C., Tomkins P., Parvulescu A.-N., Gordillo A., De Baerdemaeker T., De Vos D. Lewis acid solid catalysts for the synthesis of methylenedianiline from aniline and formaldehyde // Journal of Catalysis. 2021. Vol. 400. P. 114 – 123.
7. Tian J., An H., Cheng X., Zhao X., Wang Y. Synthesis of 4,4′-Methylenedianiline Catalyzed by SO3H-Functionalized Ionic Liquids // Industrial & Engineering Chemistry Research. 2015. Т. 54. № 31. P. 7571 – 7579.
8. Yoshida J. Basics of Flow Microreactor Synthesis : SpringerBriefs in Molecular Science / 2.24.4. Tokyo: Springer Japan, 2015.
9. Nguyen N.-T., Wereley S.T. Fundamentals and applications of microfluidics Artech House integrated mi-crosystems series. 2nd ed. Boston: Artech House, 2006. 497 p.
10. Tabeling P. Introduction to microfluidics. Oxford, U.K. ; New York: Oxford University Press, 2005. 301 p.
11. Al-Azzawi M., Mjalli F.S., Husain A., Al-Dahhan M. A Review on the Hydrodynamics of the Liquid-Liquid Two-Phase Flow in the Microchannels // Industrial & Engineering Chemistry Research. 2021. Vol. 60. № 14. P. 5049 – 5075.
12. Li G., Shang M., Song Y., Su Y. Characterization of liquid-liquid mass transfer performance in a capillary microreactor system // AIChE Journal. 2018. Vol. 64. № 3. P. 1106 – 1116.
13. Li G., Pu X., Shang M., Zha L., Su Y. Intensification of liquid-liquid two-phase mass transfer in a capillary microreactor system // AIChE Journal. 2019. Vol. 65. № 1. P. 334 – 346.
14. Wegner J., Ceylan S., Kirschning A. Ten key issues in modern flow chemistry // Chemical Communications. 2011. Vol. 47. № 16. P. 4583.
2. Menshutina N.V., Lebedev I.V., Lebedev E.A., Dashkin R.R., Shishanov M.V., Burdeyniy M.L. STUDY AND MODELING 4,4’-Diaminodiphenylmethane synthesis // Izvestiya vysshikh uchebnykh zavedenii khimiya khimicheskaya tekhnologiya. 2021. Vol. 64. № 4. P. 100 – 103.
3. Wang C.Y., Li H.Q., Wang L.G., Cao Y., Liu H.T., Zhang Y. Insights on the mechanism for synthesis of methylenedianiline from aniline and formaldehyde through HPLC-MS and isotope tracer studies // Chinese Chemi-cal Letters. 2012. Vol. 23. № 11. P. 1254 – 1258.
4. Horváth G., Kummer A., Kozár Z., Varga T. Exploration and Model-Based Analysis of Reaction Mechanisms Related to the Formation of Methylenedianiline // Industrial & Engineering Chemistry Research. 2023. Vol. 62. № 10. P. 4297 – 4311.
5. Menshutina N., Lebedev I., Lebedev E., Kolnoochenko A., Troyankin A., Dashkin R., Shishanov M., Flegontov P., Burdeyniy M. Complex Modelling and Design of Catalytic Reactors Using Multiscale Approach-Part 2: Catalytic Reactions Modelling with Cellular Automata Approach // Computation. 2020. Vol. 8. Complex Model-ling and Design of Catalytic Reactors Using Multiscale Approach. Part 2. № 4. P. 87.
6. Cheung K.Y., Marquez C., Tomkins P., Parvulescu A.-N., Gordillo A., De Baerdemaeker T., De Vos D. Lewis acid solid catalysts for the synthesis of methylenedianiline from aniline and formaldehyde // Journal of Catalysis. 2021. Vol. 400. P. 114 – 123.
7. Tian J., An H., Cheng X., Zhao X., Wang Y. Synthesis of 4,4′-Methylenedianiline Catalyzed by SO3H-Functionalized Ionic Liquids // Industrial & Engineering Chemistry Research. 2015. Т. 54. № 31. P. 7571 – 7579.
8. Yoshida J. Basics of Flow Microreactor Synthesis : SpringerBriefs in Molecular Science / 2.24.4. Tokyo: Springer Japan, 2015.
9. Nguyen N.-T., Wereley S.T. Fundamentals and applications of microfluidics Artech House integrated mi-crosystems series. 2nd ed. Boston: Artech House, 2006. 497 p.
10. Tabeling P. Introduction to microfluidics. Oxford, U.K. ; New York: Oxford University Press, 2005. 301 p.
11. Al-Azzawi M., Mjalli F.S., Husain A., Al-Dahhan M. A Review on the Hydrodynamics of the Liquid-Liquid Two-Phase Flow in the Microchannels // Industrial & Engineering Chemistry Research. 2021. Vol. 60. № 14. P. 5049 – 5075.
12. Li G., Shang M., Song Y., Su Y. Characterization of liquid-liquid mass transfer performance in a capillary microreactor system // AIChE Journal. 2018. Vol. 64. № 3. P. 1106 – 1116.
13. Li G., Pu X., Shang M., Zha L., Su Y. Intensification of liquid-liquid two-phase mass transfer in a capillary microreactor system // AIChE Journal. 2019. Vol. 65. № 1. P. 334 – 346.
14. Wegner J., Ceylan S., Kirschning A. Ten key issues in modern flow chemistry // Chemical Communications. 2011. Vol. 47. № 16. P. 4583.
Шишанов М.В., Яшунин Д.В., Цветков И.Д., Кук Х.Г., Чжоу Ю. Синтез 4,4’-метилендианилин (МДА) в микроканале // Chemical Bulletin. 2024. Том 7. № 3. С. 34 – 48. https://doi.org/10.58224/2619-0575-2024-7-3-34-48