3、结果与讨论

3.6 反应体系建模

在此，我们建立一个简化的物理模型，以便说明动力学的主要特征。在本文的研究中，我们发现D-木糖和氢的竞争模型对研究的糖加氢过程非常有帮助。由D-木糖转化生成D-木糖醇的速率可以由以下方程式描述：

H2在糖溶液中的溶解度是根据D-木糖、D-木糖醇浓度、温度和H2压力的函数公式计算出来的。该方程基于实验溶解度测量。

用于HPLC检测的样品量非常小，因此假设反应液的体积始终保持恒定。因此，采用理想的批次反应器模型，质量平衡可表示为:

此处，催化剂密度：

在参数估计中考虑了吸附热的影响，但得到了一个不确定的低值(0.743 kJ/mol，误差1200%)。因此，在模型的最终版本中，吸附热被认为是零。速率常数对温度的依赖关系可用Arrhenius描述方程:

将后向差分法作为参数估计器的子任务，对常微分方程组进行数值求解。利用Simplex 和 Levenberg–Marquardt法进行参数估计。所有的数值工具都在使用的软件Modest （Haario, 1994）中。基于上述模型，估算了反应体系的动力学参数，包括频率因子k0、活化能Ea和吸附系数Kxylose和KH2。模型拟合与实验数据吻合良好(99.6%)(表3)。模型与实验数据的拟合如图12所示，反应动力学模型很好地描述了所研究的压力和温度范围内的实验数据。从表4可以看出，木糖加氢的活化能(EA)约为53.1 kJ/mol，与报道的Ra-Ni催化剂的活化能相等，与报道的钌基催化剂的活化能相近。因此，证明了配备了旋转床反应器的Ru/CF催化剂对D -木糖加氢制备D -木糖醇具有较高的催化活性。

4、结论

本文研究了负载钌的碳泡沫催化剂对D -木糖加氢制D -木糖醇的反应及旋转床酶反应器的应用。相比工业的“泥浆式”催化剂(Ru/AC)，旋转床反应器和Ru/CF (Ru,占碳泡沫质量分数的3%)催化剂的使用提高了制备D-木糖醇反应速率、转化率和选择性。

应用原文请见下方PDF文件：

利用Spinchem旋转床反应器中的钌修饰碳泡沫催化剂实现D -木糖的催化加氢