甲苯液相氧化反应过程的动力学研究

在直径Φ48mm 的鼓泡床反应器中对以醋酸钴(CO~(2+))水溶液为催化剂的甲苯液相空气氧化反应动力学进行了研究。结果表明,反应体系的活性时间随催化剂的用量的增大而线性增大,当 Co 含量大于2×10~(-2)%(mass)时,对反应影响较小。甲苯液相空气氧化反应的甲苯消耗动力学分别与甲苯浓度和氧溶解在甲苯中的浓度成一级反应.其宏观动力学活化能约为41 kJ/mol。氧在液相主体消耗的本征动力学活化能为57 kJ/mol,指前因子53.34m~3/(mol·s)。通过 Ha 数和效率因子η对反应动力学控制步骤进行分析,结果表明,Ha 小于0.1,η为0.606～0.728。反应主要发生在液相主体,受动力学控制,但传质仍对反应有影响。     

化学反应工程基础知识 二、化学反应动力学的应用——反应速度和速度方程

化学反应工程需要了解反应进行的速度,这就要求取得研究反应速度的动力学数据,具体的说即反应的速度常数和反应级数。由于反应器设计时,化学反应速度不仅决定于反应过程本身的速度规律,而且与操作方式(流动型式)有密切关系。属于考查化学反应机理和速度规律的关系的研究叫作微观动力学,而包括传质传热和流动型式与反应速度的内在联系总括反应速度规律的研究则称为宏观动力学。二者都是建立反应器设计的数学模型所必需的组成部分,本讲主要是讨论各种化学反应的速度及其方程式的建立,至于宏观动力学部分,将在操作方程的章节加以叙述。     

多孔催化剂效率因子的多组分扩散模型(Ⅲ)——加压下WB-2中温变换催化剂的效率因子

在内循环无梯度反应器中研究37×10~5Pa(表)及13×10~5Pa(表)压力下工业粒度ф9×7mm.WB-2中温变换催化剂的宏观反应速率,测试了催化剂的孔径分布和曲节因子.本报应用常压下测得的本征动力学方程,对于十七组宏观实验速率,按照前报(Ⅱ)提出的简化多组分扩散模型,求取了效率因子的数值解,并与实验观察值作了比较.比较的结果令人满意.本报由此认为,对于中温变换这类压力不高的反应,研究其加压宏观动力学行为,不必进行加压宏观速率的实验测定.加压下的效率因子及宏观反应速率可在常压测得的本征动力学基础上借助本文提出的模型计算求得.     

PCl_3氧化反应的宏观动力学

针对ＰＣｌ３氧气直接氧化生成ＰＯＣｌ３的气液相反应，采用鼓泡搅拌釜，通过改变通氧速率、反应温度、搅拌转速和氧初始分压，测定了反应液中ＰＣｌ３浓度随反应时间的变化关系，经数据处理和分析判别，确定了在实验操作范围内反应过程的宏观动力学类型，建立了相应的宏观动力学模型，求得了有关模型参数。     

甲醇和氯化氢气—液催化反应生成氯甲烷反应动力学的研究

本研究采用甲醇和氯化氢为气相原料,浓度为75～79%的氯化锌水溶液为催化剂,于鼓泡揽拌釜中,在413～423K 下进行气液相反应生成氯甲烷。在加强揽拌消除扩散影响下测定了413K、418K 和423K 不同进料量时的本征反应速度。经数据处理,建立了经验性的本征动力学方程式,求得了有关动力学参数。     

付反应的电极过程动力学——氯化物溶液中氧化钌一氧化钛阳极上氧的发生

本文叙述一种动力学分析方法。通过对付反应速度与总电流密度关系的研究,可以获得付反应电极过程动力学的数据。利用气相色谱法研究氧发生的动力学,并测定在氯化物溶液中氧化钌——氧化钛阳极(OPTA)上氧发生的电流效率与电流密度的关系。     

C_4和醋酸合成醋酸仲丁酯的动力学

为了给醋酸仲丁酯的工业生产提供动力学支持,研究了醋酸和丁烯在液相中直接酯化合成醋酸仲丁酯的本征动力学。在间歇搅拌釜式反应器中,以阳离子交换树脂为催化剂,采用MTBE后续工段中除去异丁烯后的C4混合组分和醋酸发生酯化加成反应生成醋酸仲丁酯。在消除内外扩散的影响下考察了催化剂用量、反应温度对反应速率的影响。得到其酯化反应正反应速率常数及活化能分别为65.23 L/(mol.min)和325.17 J/mol;其酯化反应负反应速率常数及活化能分别为0.239 L/(mol.min)和900.47 J/mol。得到了合成醋酸仲丁酯的反应动力学方程,为反应精馏的模拟优化提供了基础数据。     

硫铁矿焙烧动力学

利用仿岛津TG-1型电子自平衡微量热天平装置,对硫铁矿焙烧过程进行动力学规律探索。研究了温度、氧浓度对FeS_2分解、FeS_2和FeS焙烧速度的影响,求得了反应活化能,建立了本征与宏观动力学方程。     

乙基叔丁基醚合成反应动力学

乙基叔丁基醚一般由乙醇和异丁烯合成,以阳离子交换树脂为催化剂．研究了外扩散阻力为零时的合成反应宏观动力学模型．其本征动力学采用广义Langmuir-Hinshelwood速率方程,将反应速率用液相活度系数关联．内扩散用广义Maxwell-Stefen方程描述,以组分的化学位梯度为扩散推动力．本模型较好地描述了非理想反应物系统的吸附特性和扩散过程．用文献中的实验数据对模型作了检验.     

蔗糖水解液加氢动力学研究

进行了蔗糖水解液在雷尼镍存在下的加氢反应动力学研究。反应温度１２０～１５０℃，反应压力６～１０Ｍｐａ。根据实验结果，采用本征参数法筛选出合适的反应动力学模型，即认为加氢反应为吸附在催化剂表面上的糖分子和氢分子间所进行的反应，产物的脱附为反应速度控制步骤。并阐明了适当提高温度对反应有利的理论依据。     

羟乙基乙二胺合成的宏观动力学研究

对以乙二胺和环氧乙烷(EO)为原料合成羟乙基乙二胺的宏观动力学进行了研究与探讨，并建立了特定条件下的该气-液反应宏观动力学模型。结果表明，该合成过程为瞬间不可逆反应。     

一氧化碳偶联再生反应动力学研究

采用常压连续流动气液反应器,测定了CO气相偶联亚硝酸乙酯再生反应的宏观动力学数据,建立了相应的宏观动力学模型R_A=K_(pNO)反应的活化能E_a=19.46kJ/mol,指前因子A=0.341mol/(m~3·Pa·s).根据气液反应双膜理论,对反应过程进行了分析和参数计算.结果表明,再生反应为一级快反应,反应区在液膜内,反应速率主要受液膜传质控制.求出“本征”反应的活化能为E_a=22.86kJ/mol,指前因子A=1.741×10~8s~(-1).     

稀醋酸催化精馏过程的反应动力学

研究了常压下温度308-328 K范围内用阳离子交换树脂作催化剂的稀醋酸合成醋酸甲酯本征反应动力学,得到基于Langmuir-Hinshelwood吸附理论用活度表示的通用动力学方程,在此基础上建立了数学模型并通过模拟计算证明了催化精馏过程是回收水溶液中醋酸的有效方案,为工业设计放大提供了理论依据.     

逆向涓流床中稀乙烯液相烷基化制乙苯的研究

在逆向涓流床中考察了稀乙烯液相法反应精馏制乙苯反应器的传质和反应特性,获得了气液膜无因次传质准数ShL的关联式,并对FX-02沸石原颗粒催化剂进行宏观动力学的研究。     

液相空气氧化法制备均苯三甲酸反应动力学

在反应温度为95℃,常压,n(均三甲苯)2∶n(冰醋酸)∶n(醋酸钴)∶n(溴化钠)∶n(无水乙酸钠)=1∶35∶0.2∶0.1∶0.05,空气流速为0.06m3/h的条件下,采用鼓泡反应器,研究了均三甲苯液相空气氧化合成均苯三甲酸的宏观动力学,建立反应模型,推导反应速率方程。在动力学实验数据的基础上,推导和计算了简化反应模型的反应级数和各步的反应速率常数,并得到了宏观反应速率方程。为常压法合成均苯三甲酸的理论分析提供可靠的动力学数据。     

乙炔法气相合成醋酸乙烯工业固定床反应器优化操作的研究（Ⅰ）乙炔、醋酸在Zn（Ac）2—活性炭催化剂上合成醋酸乙烯反应的宏观动力学

用非等温固定床反应器，参照工业生产条件（反应温度为１６０～２１０℃、进口乙炔气与醋酸的摩尔比为５～９），对新型Ｚｎ（Ａｃ）２—活性炭催化剂上合成醋酸乙烯的宏观动力学进行了实验研究。对实验数据进行计算机模拟的结果表明，在实验条件范围内乙炔与醋酸在新鲜催化剂上的反应速率仅与乙炔的分压有关，并且假设该反应为１级反应时，实验数据的拟合精度能充分满足要求。由此导出了相应的宏观反应动力学方程，为进一步研究该反应的失活动力学和建立工业固定床反应器模型提供了有关的基础方程和数据。     

空气氧化法生产醋酸铜

介绍了在空气氧作用下,由铜屑和醋酸直接反应生产醋酸铜的方法。通过试验得到了醋酸浓度、鼓风量、铜屑量及液空速等条件对反应速度的影响,确定了工艺流程和反应条件,并进行了工业化生产。     

VPO催化剂上正丁烷选择氧化制顺酐反应动力学

对一种工业钒磷复合氧化物 (VPO)催化剂上正丁烷选择氧化制顺酐的反应动力学特性进行了系统的实验研究 .在空速大于 30 0 0h^-1、温度 35 0～ 44 5℃ ,进口总压约为 0 .2MPa和原料气组成为丁烷 0 .5 %～ 3.2 %、氧 5 .5 %～ 2 6 .5 %的条件下测得 45套本征反应动力学数据 .按照三角形反应网络处理实验数据 ,经参数估计、模型识别和统计检验得到了诸反应速率的表达式及相关参数数值     

N-β-羟丙基-1,2-丙二胺合成宏观动力学

在小试实验的基础上为进一步研究放大实验需对最佳工艺条件下合成N-β-羟丙基-1,2-丙二胺宏观动力学进行研究。实验采用反应蒸馏方法,以1,2-丙二胺和环氧丙烷为原料合成N-β-羟丙基-1,2-丙二胺,根据气液相反应机理和连串反应特征,在环氧丙烷通气率30—50 mL/min,导入温度40℃,液相体积流率1.2 mL/s,导入温度60℃条件下,建立了N-β-羟丙基-1,2-丙二胺合成的宏观动力学模型。通过实验判定反应区域,并确定了模型中的参数。结果表明,反应属瞬间反应,对气相组分浓度表现为一级反应。     

分子筛合成MTBE反应本征动力学

对改性分子筛催化液相合成 MTBE反应动力学进行研究 ,考虑了甲醇和混合 C4 溶液的非理想性和吸附过程对反应的影响 ,建立了本征动力学方程 ,采用 UNIFAC官能团法求取了各组分的活度系数 ,用数值积分法对动力学实验数据进行了拟合 ,得到反应速率常数 k=7.0 6 8× 10 6× exp(- 495 99/ RT) ,并将实验值与动力学方程的计算结果相比较 ,统计检验结果表明 :在考虑组分之间作用和吸附对催化反应结果的影响后 ,所建立的动力学方程能很好地描述液相分子筛催化醚化反应过程。