Феномен консервативно збуреної рівноваги в багато-маршрутних каталітичних системах

Автор(и)

  • Віталій Русланович Тріщ Національний технічний університет України «Київський політехнічний інститут імені Ігоря Сікорського», Україна
  • Юрій Олександрович Безносик Національний технічний університет України «Київський політехнічний інститут імені Ігоря Сікорського», Україна
  • Григорiй Семенович Яблонський Вашiнгтонський унiверситет в Сен-Луici, США
  • Денис Koнсталес Гентський унiверситет, Бельгія

DOI:

https://doi.org/10.20535/2617-9741.3.2022.265360

Ключові слова:

консервативно збурена рівновага, багато-маршрутні каталітичні системи, екстремум, реактор ідеального витіснення, моментальна рівновага, хімічна рівновага

Анотація

Досліджувався феномен консервативно збуреної рівноваги (conservatively perturbed-equilibrium, CPE) в багато-маршрутних каталітичних системах: двох-маршрутний механізм із загальним інтермедіатом, багато-маршрутний механізм із загальними стадіями в реакторі ідеального витіснення (РІВ, plug flow reactor, PFR). Феномен консервативно збуреної рівноваги проявляється в усіх названих багато-маршрутних системах. При заданих константах швидкості механізм із загальним інтермедіатом проявив більший CPE-ефект, ніж механізм з загальними стадіями. Спеціальний комп’ютерний експеримент зіставлення кінетичних характеристик не каталітичної й каталітичної реакцій при умові, що вони мають ті ж самі брутто реакції із заданими константами рівноваги показує, що абсолютні значення екстремальних концентрацій в точці CPE практично одинакові. Цей факт дає можливість оцінювати CPE-значення концентрацій складних каталітичних реакцій на основі аналогічних характеристик відповідних простих реакцій.

Біографії авторів

Віталій Русланович Тріщ, Національний технічний університет України «Київський політехнічний інститут імені Ігоря Сікорського»

Аспірант кафедри технічних та програмних засобів автоматизації  Національного технічного університету України «Київський політехнічний інститут імені Ігоря Сікорського»

Юрій Олександрович Безносик, Національний технічний університет України «Київський політехнічний інститут імені Ігоря Сікорського»

Кандидат технічних наук, доцент кафедри технічних та програмних засобів автоматизації  Національного технічного університету України «Київський політехнічний інститут імені Ігоря Сікорського»

Григорiй Семенович Яблонський, Вашiнгтонський унiверситет в Сен-Луici

Професор iнженерного факультету Вашiнгтонського унiверситету в Сен-Луici, Cен-Луic, США

Денис Koнсталес, Гентський унiверситет

Професор кафедри електронiки та iнформацiйних систем, Гентського унiверситету, Бельгiя

Посилання

Zeldovich Y.B. A proof of the uniqueness of the solution of the equations for the law of mass action // Zh. Fiz. Khim., 1938. Vol. 11(5). P. 685–687.

Zeldovich Y.B. Selected Works of Yakov Borisovich Zeldovich: Chemical Physics and Hydrodynamics. Princeton University Press, 2014. P. 144–147.

Shapiro N.Z., Shapley L.S. Mass action laws and the Gibbs free energy function. J. Soc. Ind. Appl. Math.. 1965. Vol. 13, No 2. P. 353–375. doi: https://doi.org/10.1137/0113020

Aris R. Prolegomena to the rational analysis of systems of chemical reactions. Arch. Ration. Mech. Anal.. 1965. Vol. 19. P. 81–99.

Aris R. Prolegomena to the rational analysis of systems of chemical reactions II. Some addenda. Arch. Ration. Mech. Anal.. 1968. Vol. 27. P. 356–364.

Horn F., Jackson R. General mass action kinetics. Arch. Ration. Mech. Anal.. 1972. Vol. 47. P. 81–116.

Vol’pert A.I. Differential equations on graphs. Math. USSR Sbornik. 1972. Vol. 17. P. 571–582.

Vol’pert A.I., Khudyaev S.I. Analysis in Classes of Discontinuous Functions and Equations of Mathematical Physics. Martinus Nijhous: Dordrecht. The Netherland. 1985. P. 704.

Gorban A.N. On the problem of boundary equilibrium points. React. Kinet. Catal. Lett. 1980. Vol. 15. P. 315–319.

Gorban A.N., Yablonsky, G.S. Extended detailed balance for systems with irreversible reactions. Chem. Eng. Sci. 2011. Vol. 63. P. 5388–5399. doi: https://doi.org/10.1016/j.ces.2011.07.054

Gorban A.N., Yablonsky, G.S. Three Waves of Chemical Dynamics. Math. Model. Nat. Phenom. 2015. Vol. 10. P. 1–5.

Yablonskii G.S., Bykov V.I., Gorban A.N., Elokhin V.I. Kinetic Models of Catalytic Reactions. In Comprehensive Chemical Kinetics; Compton, R.G., Ed.. Elsevier: Amsterdam, The Netherlands. 1991. Vol. 32. P. 396.

Marin G.B., Yablonsky G.S.; Constales D. Kinetics of Chemical Reactions: Decoding Complexity, 2nd ed.. John Wiley–VCH:Weinheim. Germany. 2019. P. 13.

Yablonsky G.S., Branco D.P., Marin G.B., Constales D. Conservatively Perturbed Equilibrium (CPE) in chemical kinetics. // Chemical Engineering Science. 2019. №196. P. 384-390. doi: https://doi.org/10.1016/j.ces.2018.11.010

Yiming X., Xinquan L., Constales D., Yablonsky G.S. Perturbed and Unperturbed: Analyzing the Conservatively Perturbed Equilibrium (Linear Case). // Entropy. 2020, №22(10). P. 1160. doi: https://doi.org/10.3390/e22101160.

Trishch V.R., Beznosyk Y.O., Yablonsky G.S., Constales D. The phenomenon of conservative-perturbed equilibrium in conditions different reactors. // Bulletin of NTUU "Igor Sikorsky Kyiv Polytechnic Institute". Series: Chemical Engineering, Ecology and Resource Conservation. 2021, №1(20). P. 38-46. doi: https://doi.org/10.20535/2617-9741.1.2021.228137

Gorban A.N., Constales D., Yablonsky G.S. Transient Concentration Extremum and Conservatively Perturbed Equilibrium. // Chem. Eng. Sci. 2020. Vol. 231. P. 116295. doi: https://doi.org/10.1016/j.ces.2020.116295

Peng B., Zhu X., Constales, D., Yablonsky G.S. Experimental verification of conservatively perturbed equilibrium for a complex non-linear chemical reaction. Chem. Eng. Sci. 2020. №229. P. 116008. doi: https://doi.org/10.1016/j.ces.2020.116008

Zakharchuk Yu., Beznosyk Yu., Bugaieva L. Mathematical Model of Obtaining Hydrocarbon Fuel Under the Scheme Fischer-Tropsch in the Stationary Layer of Catalyst on the Cobalt Basis. Easterm European journal of Enterprise Technlogies. 2018. № 3/6 (93). P. 60-70. doi: https://doi.org/10.15587/1729-4061.2018.134165

Yablonsky G.S., Constales D., Marin G.B. Equilibrium relationships for non-equilibrium chemical dependencies. // Chem. Eng. Sci. 2011. Vol. 66, Issue 1. P. 111-114. doi: https://doi.org/10.1016/j.ces.2010.10.014

Trishch V.R., Beznosyk Y.O., Constales D., Yablonsky G.S. Over-Equilibrium as a Result of Conservatively-Perturbed Equilibrium (Acyclic and Cyclic Mechanisms). // Journal of Non-Equilibrium Thermodynamics. 2022. Vol. 47, Issue 1. P. 103-110. doi: https://doi.org/10.1515/jnet-2021-0036

##submission.downloads##

Опубліковано

2022-09-30

Як цитувати

Тріщ, В. Р., Безносик, Ю. О., Яблонський, Г. С., & Koнсталес Д. (2022). Феномен консервативно збуреної рівноваги в багато-маршрутних каталітичних системах. Вісник НТУУ “КПІ імені Ігоря Сікорського”. Серія: Хімічна інженерія, екологія та ресурсозбереження, (3), 39–55. https://doi.org/10.20535/2617-9741.3.2022.265360

Номер

№ 3 (2022)

Розділ

АВТОМАТИЗАЦІЯ ТЕХНОЛОГІЧНИХ ПРОЦЕСІВ

Ліцензія

Авторське право (c) 2022 Віталій Русланович Тріщ, Юрій Олександрович Безносик, Григорiй Семенович Яблонський, Денис Koнсталес

Creative Commons License

Ця робота ліцензується відповідно до Creative Commons Attribution 4.0 International License.

Автори, які публікуються у цьому журналі, погоджуються з наступними умовами:

  • Автори залишають за собою право на авторство своєї роботи та передають журналу право першої публікації цієї роботи на умовах ліцензії Creative Commons Attribution License, котра дозволяє іншим особам вільно розповсюджувати опубліковану роботу з обов'язковим посиланням на авторів оригінальної роботи та першу публікацію роботи у цьому журналі.
  • Автори мають право укладати самостійні додаткові угоди щодо неексклюзивного розповсюдження роботи у тому вигляді, в якому вона була опублікована цим журналом (наприклад, розміщувати роботу в електронному сховищі установи або публікувати у складі монографії), за умови збереження посилання на першу публікацію роботи у цьому журналі.
  • Політика журналу дозволяє і заохочує розміщення авторами в мережі Інтернет (наприклад, у сховищах установ або на особистих веб-сайтах) рукопису роботи, як до подання цього рукопису до редакції, так і під час його редакційного опрацювання, оскільки це сприяє виникненню продуктивної наукової дискусії та позитивно позначається на оперативності та динаміці цитування опублікованої роботи (див. The Effect of Open Access).