Modeling of tert.-butylbenzene pyrolysis in supercritical water

Abstract

Ueberkritisches Wasser (T>374 C, p>22.1 MPa) ist ein effektives Reaktionsmedium fuer den Abbau von organischen Substanzen. Es wird auch fuer die Synthese von neuen Produkten interessant. Die Gruende hierfuer sind die variable Dichte und die hohe Loeslichkeit von organischen Komponenten in diesem Reaktionsmedium. Die Modellierung von Reaktionen in ueberkritischem Wasser sollte - wie allgemein ueblich - auf der Basis von Elementarreaktionen erfolgen, die zu einem System von gewoehnlichen Differentialgleichungen fuehren. Das Hauptproblem ist, dass die meisten Reaktionsgeschwindigkeits-Parameter nur fuer niedrige Druecke bekannt sind. Es sind einige wenige Ansaetze gemacht worden, um die Druckabhaengigkeit von Elementarreaktionen zu berechnen, aber es ist schwierig, die Loesungsmitteleffekte quantitativ zu beruecksichtigen. In der vorliegenden Arbeit wurden die kinetischen Parameter der Elementarreaktionen mit Hilfe von experimentellen Ergebnissen und Modellberechnungen optimiert. Der chemische Mechanismus, die kinetischen Parameter, die Anfangskonzentrationen und die experimentellen Parameter, wie Reaktionszeit und Reaktionstemperatur, bilden die Ausgangsdatei fuer die Berechnung der Produktbildung. Die Berechnungen wurden durch das LARKIN-Programmpaket fuer homogene, isotherme und isobare Bedingungen durchgefuehrt. (orig./SR)Supercritical water (T>374 C, p>22.1 MPa) is an effective medium for disintegration reactions of organic substances. It becomes more interesting also for synthesis of new products. Reasons are the continuously variable density and the high solubility of organic compounds in this reaction medium. Modeling of reactions in supercritical water should - as usually - be carried out on the basis of elementary reactions resulting in a system of ordinary differential equations. The main problem is that most of the reaction rate parameters are known only for low pressures. Few approaches were made to calculate the pressure dependence of elementary reactions, as it is a difficult task to incorporate the solvent effects in a quantitative way. In this work the kinetic parameters of the elementary reactions for the tert.-butylbenzene pyrolysis are optimized using experimental data as well as results of the model calculations. The chemical mechanism, the kinetic parameters, the initial concentrations and the experimental parameters, like reaction time and reaction temperature are fed in an input file for calculation of the formation of the chemical products. These calculations were executed by the LARKIN code for homogeneous, isothermal and isobaric conditions. (orig./SR)SIGLEAvailable from TIB Hannover: ZA 5141(5812) / FIZ - Fachinformationszzentrum Karlsruhe / TIB - Technische InformationsbibliothekDEGerman