丙烯二聚合成4-甲基-1-戊烯反应的热力学研究

利用Benson基团贡献法和ABWY法计算了丙烯二聚反应产物的标准生成焓、标准熵和摩尔定压热容,对298K~700K温度下丙烯二聚合成4-甲基-1-戊烯反应体系的反应热、吉布斯自由能以及反应平衡常数进行了详尽的计算,分析了不同反应步骤的热力学平衡与限度,对不同反应发生的热力学可能性与顺序进行了判断,考察了反应温度和压力对丙烯二聚反应化学平衡的影响,计算了特定工艺条件下丙烯二聚各反应的平衡转化率。结果表明:丙烯二聚反应是放热反应,低温时反应均能够自发地进行,且能够进行到较高的程度;从热力学上看,低温、高压有利于丙烯二聚合成4-甲基-1-戊烯反应的进行;除了生成1-己烯外,其它副反应均比生成4-甲基-1-戊烯反应更容易进行;丙烯二聚合成4-甲基-1-戊烯反应适宜的工艺条件为400K~450K,8MPa~15MPa,且在温度428K,压力10MPa下,丙烯二聚各反应的平衡转化率接近于100%。     

1,3-二氯-2-丙醇脱氯化氢制备环氧氯丙烷热力学分析

利用Benson基团贡献法计算了1,3-二氯-2-丙醇脱氯化氢制备环氧氯丙烷反应中1,3-二氯-2-丙醇和环氧氯丙烷的气态标准熵、等压热容。结合其他已知热力学数据,计算了该反应的焓变、熵变、吉布斯自由能变、反应平衡常数以及平衡转化率。结果表明:该反应为吸热反应,当温度高于970K时,脱氯化氢反应在热力学上是可行的,反应的适宜温度为970K。     

对硝基苯乙醚合成过程热力学分析

通过Yoneda基团贡献法,以苯为骨架基团,计算对硝基苯乙醚等物质热力学参数;采用Fedors和Rozicka-DomMski基团贡献法来计算相关物质呈液态时的生成焓、熵值和热容与温度的关系式,得出在温度范围为313.15~383.15K时,主副反应的反应焓变、吉布斯自由能和平衡常数与温度的关系。结果表明:在研究温度范围内主副反应都为放热反应;主反应吉布斯自由能小于副反应,主副反应都可自发进行;主反应平衡常数在数量级上大于副反应,说明主反应进行程度高于副反应。     

丙烷/丙烯氨氧化合成丙烯腈的热力学对比分析

针对丙烷/丙烯的氨氧化体系分别进行热力学分析,计算主、副反应的标准摩尔反应焓变、标准摩尔反应吉布斯自由能变(Δ_rG_m~■)和热力学平衡常数(K),采用吉布斯自由能最小算法,用热力学HSC 6.0软件计算主反应达到平衡状态时n(O2)∶n(丙烷/丙烯)(氧比)对丙烷/丙烯平衡含量的影响。研究结果表明,在473~773 K,丙烷/丙烯氨氧化主、副反应的Δ_rG_m~■均小于0,反应均可向正方向自发进行;在相同温度下对比主、副反应的ΔrG_m~■,生成CO_2、CO、氢氰酸和乙腈副反应的吉布斯自由能变值较小,且绝对值较大,热力学角度分析更有利于副产物的生成;与丙烯氨氧化相比,丙烷氨氧化主反应的Δ_rG_m~■较小,K较大,更有利于反应向正方向进行;在温度低于700 K、主反应达到化学平衡时,氧比从2.0提高到5.0对丙烷/丙烯的平衡含量影响较小。     

甲醇芳构化的研究 Ⅰ.反应热力学分析

采用"平衡常数法"计算了甲醇制芳烃各主、副反应在不同温度下的反应热、Gibbs自由能变和热力学平衡常数,并分析了不同反应温度和甲醇分压下甲醇芳构化主反应的热力学平衡组成。热力学计算结果表明,甲醇制芳烃大多数反应为强放热反应,较低的反应温度有助于主反应的进行。反应温度和甲醇分压对甲醇芳构化产物分布具有显著影响:升高反应温度及提高甲醇分压有利于增加芳烃产物中二甲苯的平衡组成;较低反应温度和甲醇分压有利于增加甲苯的平衡组成。     

MTBE裂解制异丁烯反应热力学分析

对甲基叔丁基醚(MTBE)裂解生成异丁烯过程所涉及的主、副反应进行了详尽的热力学分析,采用平衡常数计算法得出主、副反应在不同温度下的标准摩尔焓变、标准摩尔吉布斯能变和标准平衡常数等热力学数据。分析了反应条件对主、副反应的平衡转化率的影响,从热力学角度,讨论了温度、压力和引入水蒸气对MTBE裂解反应的影响规律,为工业化MTBE裂解工艺优化提供借鉴。结果表明,引入水蒸气对异丁烯水合生成叔丁醇的副反应的促进作用和对异丁烯聚合生成二聚异丁烯的副反应的抑制作用恰好抵消,其主要作用是抑制甲醇的进一步转化,而对异丁烯的进一步转化几乎无影响。     

醋酸直接加氢制乙醇反应热力学研究

对醋酸直接加氢制乙醇反应的热力学进行了研究。首先根据主副反应的反应物和产物的热力学参数,计算了主副反应的标准摩尔反应焓和标准平衡常数,并进一步研究了反应温度、反应压力以及氢酸的物质的量比对醋酸平衡转化率、乙醇选择性、乙酸乙酯选择性的影响。结果表明,醋酸直接加氢制乙醇的主反应为放热反应且放热量较大,同时放热量随着反应温度的升高而升高,而生成乙酸乙酯的副反应放热量较小且随反应温度的升高而降低;主反应及生成乙酸乙酯的副反应的标准平衡常数都随反应温度的升高而降低,特别是反应温度低于250℃时,下降趋势显著;醋酸平衡转化率和乙醇选择性皆随着反应温度的升高而降低,随着反应压力或氢酸的物质的量比的升高而增加,乙酸乙酯选择性与之相反;分析结果表明该反应较适合的反应条件为200~300℃,2~3MPa、氢酸的物质的量比为10~20。     

乙烯直接氧化制环氧乙烷热力学

本文讨论了乙烯直接氧化制备环氧乙烷过程主反应及主要副反应(燃烧反应)的熵变、等压位变化与温度的关系;计算了298°K及较适宜反应温度523°K时的熵变、等压位变化以及平衡常数。并讨论了较适宜的反应条件。     

基于TMC路径尿素法合成甲苯-2,4-二氨基甲酸甲酯的热力学计算和路径考察

以2,4-二氨基甲苯(TDA)、尿素和甲醇(MeOH)为原料,合成了甲苯-2,4-二氨基甲酸甲酯(TDC)。在对以3-氨基-4-甲基苯氨基甲酸甲酯(TMC)为中间产物的反应路径进行热力学分析的基础上,考察了催化剂及反应条件对基于TMC合成TDC反应的影响,筛选出活性较高的碱式碳酸铜催化剂,确定了适宜的反应条件。结果表明,由TDA、尿素和甲醇经TMC合成TDC的反应在热力学上可行。在TDA与碱式碳酸铜、尿素和甲醇的摩尔比为1∶0.07∶5∶80,反应温度463.15K,反应压力3.0 MPa,反应时间6h条件下,TDA的转化率为97.3%,TDC的收率和选择性分别为48.0%和49.3%。     

乙苯脱氢氧化的热力学分析

针对目前乙苯脱氢氧化文献中尚无完整的热力学分析数据,本文计算了乙苯脱氢过程各主、副反应的热力学平衡常数及平衡转化率,分析了消氢率与平衡转化率的关系;计算了乙苯脱氢氧化的反应热效应,分析了转化率、消氢率与反应热效应的关系。从反应耦合和热量耦合的角度对乙苯脱氢氧化的增产节能原理作了初步热力学分析。     

典型单环和双环芳烃加氢热力学分析

考察了典型的单环和双环芳烃加氢反应的热力学,利用热力学数据库软件HSC-Chemistry 4.0对典型芳烃加氢反应过程的热力学进行了讨论,分析了反应过程的可行性。在100～400℃内,苯及其同系物加氢反应的反应自由能变随反应温度的升高近似线性增大,反应平衡常数随反应温度的升高而降低。计算了温度、压力和氢气与芳烃的摩尔比3个因素对苯加氢平衡转化率的影响。在选定反应温度时,提高反应系统的压力和氢气与芳烃的摩尔比,都可使苯加氢生成环己烷的平衡转化率增大。对于萘加氢反应体系,考察了温度和压力对反应体系含氢基平衡组成的影响。热力学计算为选择反应过程的操作参数和条件提供了数据依据,为芳烃加氢催化剂研究和技术开发提供了理论指导。     

增加润滑油馏分芳烃含量的脱氢反应研究

考察了润滑油馏分在一种负载型贵金属催化剂作用下,在不同反应温度和反应压力下,生成芳烃的变化趋势。结果表明：润滑油馏分的脱氢反应,在6 MPa的反应压力下,随着反应温度的变化,存在热力学平衡点,超过此温度点,有利于芳烃生成;氢气分压对润滑油脱氢反应影响很大,在360 ℃的反应温度下,随着反应压力的变化,存在热力学平衡点,反应压力低于10 MPa,有利于芳烃生成。在高温低压下,反应后大量的褐色物质吸附在催化剂上,清洗困难,不易脱附。     

异丁烷脱氢制异丁烯反应热力学分析

 对异丁烷脱氢制异丁烯反应进行了较为详细的热力学分析,得到了不同反应温度下的标准摩尔焓变、标准摩尔吉布斯自由能变和标准平衡常数值,同时分析了温度、压力、氢/烃及惰性气/烃摩尔比对反应平衡的影响。结果表明,异丁烷脱氢属强吸热反应,进料的反应吸热量高达122 kJ/mol;反应温度和压力是影响异丁烷脱氢过程的2个主要因素,提高反应温度、降低反应压力均可显著提高异丁烷的平衡转化率;降低氢/烃摩尔比或提高惰性气/烃摩尔比也可以在一定程度上提高异丁烷的平衡转化率。     

正戊烷异构化制异戊烷反应热力学分析及实验研究

通过对正戊烷异构化制异戊烷反应进行热力学分析,得到不同反应温度下的标准摩尔焓变、标准摩尔吉布斯自由能变和标准平衡常数值, 同时分析了反应温度、压力及氢/烃摩尔比对正戊烷异构化率的影响。结果表明,正戊烷异构化反应是放热反应,低温有利于异构化反应的进行,并且可抑制正戊烷的裂解。在异构化机理研究中发现,氢气对异构化反应的转化率和选择性有着重要的影响,过高的氢分压会使脱氢反应的平衡向反方向进行, 从而降低正构烷烃的转化率。采用固定床反应器对正戊烷异构化反应热力学进行研究,所使用的催化剂为中国石化石油化工科学研究院研制的中温分子筛型异构化催化剂。结果表明,温度、压力、氢/烃比是影响正戊烷异构化反应的主要因素。温度升高促进裂解反应,导致液体收率下降;压力升高有利于异构化反应;过高的氢分压降低正戊烷的转化率。因此,三者可以互相调整、相互补偿,从而使催化剂在最佳的条件下使用。     

几种芳烃加氢反应的热力学分析

采用Benson基团贡献法计算得到萘、菲及芘加氢反应网络中各步反应在一定温度范围内的平衡常数,并系统分析了氢压、温度和物质结构对芳烃加氢平衡时的转化率、浓度分布和氢增量的影响。结果表明,加氢反应在低温下具有更好的热力学选择性,且氢压越高、温度越低时,那些芳环越少、环烷环越多及非取代芳香碳越多的芳烃具有越高的加氢平衡转化率。芳烃原料和其全加氢产物分别在高温低压、低温高压时热力学稳定,而部分氢化产物的热力学稳定区则位于两者之间,且对反应条件敏感。在芳烃各加氢产物中,全加氢产物具有较高的热力学选择性,部分氢化产物的热力学选择性较差。受热力学的限制,通过加氢来提高芳烃氢含量的效果有限。     

合成气甲烷化热力学计算分析

探讨了合成气甲烷化过程中各反应的热力学平衡常数与温度的关系,并使用CHEMKIN软件计算了反应温度、压力对CO转化率、CO2和甲烷选择性和收率的影响。结果表明:温度在550K~630K之间,压力为1MPa,是甲烷化反应的优化条件。     

吗啉与碳酸二甲酯合成N-甲基吗啉的热力学分析

采用Benson和Joback基团贡献法对吗啉与碳酸二甲酯反应体系进行了热力学分析,计算了反应体系的焓变、熵变、吉布斯自由能变及反应平衡常数,讨论了温度对吗啉与碳酸二甲酯的甲基化和甲氧羰基化反应的影响。计算结果表明,在373.15～473.15 K范围内,吗啉与碳酸二甲酯的甲基化和甲氧羰基化反应为放热反应,且反应为自发过程,反应平衡常数随温度的升高而减小;与甲氧羰基化反应相比,甲基化反应是热力学上占优势的反应,反应的平衡常数很大,反应进行得较完全;在实验温度范围内,升高温度有利于提高甲基化反应的选择性。     

丙三醇与CO_2合成丙三醇碳酸酯的间接路线及热力学探讨

提出了以丙三醇制备3-氯-1,2-丙二醇(3-CPD)或缩水甘油,再与CO2反应合成丙三醇碳酸酯的间接路线。采用基团贡献法估算了部分物质的热力学函数及等压摩尔热容。利用这些估算结果和文献数据,计算了上述丙三醇衍生物与CO2合成丙三醇碳酸酯反应的焓变、吉布斯自由能变、平衡常数及常温下各反应自发进行所需的压强。结果表明,3-CPD与CO2合成过程常温下很难实现,在298.15 K~538.15 K范围,低温时其平衡常数甚至比丙三醇与CO2直接合成丙三醇碳酸酯反应的平衡常数低得多,高温时则有相同的数量级(10-9),而经缩水甘油的合成路线在热力学上具有独特优势。     

正戊烷异构化制异戊烷反应热力学分析

用Soave-Redlich-Kwong(SRK)方程对正戊烷异构化制异戊烷反应进行了系统的热力学分析,得到了不同反应条件下的热力学数据、体系相态、平衡组成和正戊烷平衡异构化率。结果表明：正戊烷异构化属微放热反应,降低反应温度可提高正戊烷的平衡异构化率;在反应温度较高的中温分子筛异构化或固体超强酸异构化反应条件下,反应体系为气相,性质接近理想气体,反应压力和氢/烃摩尔比对反应平衡的影响可以忽略;在反应温度较低的低温异构化反应条件下,反应体系为气相或气 液两相,且非理想性比较明显,反应压力和氢/烃摩尔比对反应平衡的影响不可忽略,适当降低反应压力或提高氢/烃摩尔比均可提高正戊烷平衡异构化率。