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%。     

2-甲基菲加氢反应热力学研究

以2-甲基菲加氢反应为研究对象,采用对比态法和基团贡献法对各化合物的物性进行估算,并以物性数据为基础,对不同反应温度下各基元反应的吉布斯自由能变、平衡常数和反应焓变进行计算,根据平衡常数计算不同氢分压和反应温度下的加氢反应产物平衡组成及反应氢耗。计算结果表明：2-甲基菲加氢的各基元反应均为放热反应,反应平衡常数随着反应温度的升高逐渐降低,较高的反应温度或较低的氢分压均有利于中间环加氢产物的生成并使反应过程的总氢耗降低。     

阻燃剂2,3-二溴丁二酸二(2,3-二溴丙)酯的合成及应用

以2,3-二溴丙醇、顺丁烯二酸酐和溴为原料,合成了添加型阻燃剂2,3-二溴丁二酸二(2,3-二溴丙)酯。考察了物料摩尔比、反应时间、反应温度对酯产率的影响。结果表明,在二溴丙醇与顺酐摩尔比2．4：1、反应时间8h条件下,丁烯二酸二酯中间产品产率为70％;在溴素与中间产品摩尔比1．3：1、温度55～60℃、时间6h条件下,最终产品2,3-二溴丁二酸二(2,3-二溴丙)酯产率达90％以上。对中间产品和最终产品结构进行了红外光谱表征。将合成的阻燃剂用于环氧树脂,当用量为20％时,环氧树脂氧指数由19．5％提高到25．5％,再与10％Sb2O3复配使用时,氧指数达28．5％,说明合成阻燃剂与Sb2O3的协同性好。     

3-甲基噻吩与异丁烯烷基化反应的热力学分析

以3-甲基噻吩(3MT)和异丁烯(IB)作为汽油中噻吩类硫化物和烯烃的模型化合物,正庚烷模拟汽油组分,以3MT与IB的烷基化反应作为探针反应,利用化学计量系数法确立了该反应物系的独立反应数,应用基团贡献法估算各物质的基础物性数据,采用UNIQUAC方程计算不同温度下各独立反应的反应热和Gibbs自由能变;采用AspenPlus化工流程模拟软件,考察了温度、压力和原料组成对正庚烷-3MT-IB模型汽油中3MT转化率、烯烃聚合物含量及烷基化产物分布的影响。热力学分析结果表明,3MT在一定温度、压力和初始原料组成范围内均可达到较高的转化率。在3MT的初始质量分数为1.0%(以原料的总质量计)、2MPa、273～453K的条件下,3MT转化率均高于99%。高温、低压和高硫化物含量则能抑制IB聚合副反应的发生。     

由1,4-萘醌催化合成1,4-二烷氧基萘-2,3-二甲腈

研究了以 1 ,4-萘醌为原料 ,通过溴代、氰化和 O-烷基化三步合成 1 ,4-二烷氧基萘 -2 ,3 -二甲腈。在溴代反应中以溴化试剂代替液溴 ;在氰化和 O-烷基化反应中以溴化十二烷基三甲基铵 (DTMAB)和聚乙二醇(PEG)作为相转移催化剂 ,并采用正交设计法考察了相转移催化剂、固体碱、反应温度等因素对反应的影响 ,其中氰化产物收率达 88.7%。     

2,6-二溴甲基吡啶的合成研究

以2,6-二甲基吡啶为原料,经过氧化、酯化、还原、溴代等合成了2,6-二溴甲基吡啶,四步总收率43.8%。探讨了不同催化剂对反应收率的影响。采用对甲苯磺酸为酯化反应的催化剂,用硼氢化钠和无水路易斯酸为酯的还原剂代替昂贵的氢化铝锂,操作简便,使用安全。     

碘催化合成2,2-二甲基-1,3-二噁烷-4,6-二酮

实验以丙二酸和丙酮为原料,乙酸酐为缩合剂,在碘催化作用下,合成2,2-二甲基-1,3-二噁烷-4,6-二酮,并通过红外光谱、核磁共振氢谱对其结构进行了表征。其最佳的反应条件为:取0.1 mol丙二酸,n(丙二酸)∶n(丙酮)=1.0∶1.1,催化剂用量为0.2 g/0.1 mol丙二酸,反应温度30℃,反应时间为3.0 h,产物收率达77.1%。     

抗氧剂2,4-二甲基-6-叔丁基苯酚的合成

以2,4-二甲基苯酚、异丁烯为原料,酚铝为催化剂进行烷基化反应制备了2,4-二甲基-6-叔丁基苯酚。较佳合成工艺条件为:催化剂的制备温度190℃,w(催化剂)=1.1%,反应温度130℃,反应时间3 h,收率达85%以上,同时进行了稳定性实验。产物经IR、MS和~1H NMR进行了确定。     

2-三氟甲基-4，4′-二氨基二苯甲醚的合成及表征

以2-三氟甲基-4,4′-二硝基二苯甲醚为原料,水合肼为还原剂,Pd/C为催化剂,异丙醇为溶剂,经还原反应合成了2-三氟甲基-4.4′-二氨基二苯甲醚。最佳反应条件为:反应时间3 h.反应温度83℃,Pd/C[w (Pd)=10%]0.3 g,水合肼用量5.5 mL,异丙醇用量45 mL,产物收率为88.4%,用红外光谱、核磁共振氢谱及元素分析对产物进行了表征。     

脂肪酰胺丙基-N,N-二甲基-2,3-二羟丙基氯化铵的合成及性能

以不同碳链长度的脂肪酸、N,N-二甲基-1,3-丙二胺、3-氯-1,2-丙二醇为原料合成了脂肪酰胺丙基二甲基叔胺及其季铵盐。在酰胺化反应中,n(脂肪酸)∶n(N,N-二甲基-1,3-丙二胺)=1∶1.8,在135～145℃反应8～10h,产率为89.8%;在季铵化反应中,n(脂肪酰胺二甲基叔胺)∶n(3-氯-1,2-丙二醇)=1∶1.1,在80～90℃反应4～6h,产率为90.1%。测定了该类阳离子表面活性剂的表面张力以及泡沫、乳化、增溶、抑菌等性能。其中十二碳季铵盐产物的CMC为5.012×10-4 mol/L,γCMC=24.21mN/m,同时该产物的泡沫、乳化、增溶等性能均优于十二烷基三甲基溴化铵(DTAB),对枯草芽孢杆菌的抑菌性也明显强于DTAB。     

HNCO与NO自由基反应机理的从头算研究

采用HF从头算法,在6-31G基组水平上系统研究了HNCO与NO自由基的反应机理.全参数优化了反应过渡态、中间体的几何构型,并通过振动分析对过渡态结构进行了确认,然后依据内禀反应坐标(IRC)理论,计算分析了反应途径上分子结构的变化过程;采用全电子的QCISD(T)方法对各驻点进行了单点能量校正,得出各步反应的反应位垒和反应热。结果表明,HNCO与NO自由基的反应有3种通道,通道1生成产物HNNO和CO,通道2生成产物HNN和CO_2,通道3生成产物HN和NCO_2,通过对反应位垒和反应热的比较,得出反应通道3为主反应通道。     

低碳烷烃无氧芳构化的热力学研究

计算了低碳烷烃无氧芳构化中的各反应标准摩尔生成焓、标准摩尔吉布斯自由能、平衡常数和平衡转化率。计算结果表明,温度是影响反应热力学的重要因素,较高温度有利于烷烃的转化和芳烃的生成,但温度太高将有较多的积炭生成,要想得到较高的芳烃收率,需要一个合适的反应温度。     

甲烷二氧化碳重整热力学分析

为了优化反应条件及提高催化剂的反应效率,采用平衡常数法对甲烷二氧化碳重整制合成气进行了热力学分析,计算出该反应发生的最低可行温度为914K。研究了反应温度、压力及反应原料进气组成对重整特性的影响。结果表明,温度在1 123K和常压下,CH4和CO2的转化率可分别达到94.47%和97.31%,且温度升高有利于转化率的提高,而压力升高却不利于反应正向进行。随着原料气中n(CH4)/n(CO2)比值的增加,CH4和CO2转化率呈现单调但相反的变化趋势,当n(CH4)/n(CO2)=1.2时,CO2的转化率可达99.29%,n(H2)/n(CO)为0.99。O2含量增加,使CH4和CO2转化率分别升高和降低,且使n(H2)/n(CO)的值增加;当n(CH4)∶n(CO2)∶n(O2)=1.2∶1∶0.575时,能使反应实现自热。     

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

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。     

甲醇制丙烯反应的热力学研究

对基于ZSM-5分子筛催化剂的甲醇制丙烯反应体系进行了热力学分析,计算了不同温度下各反应的反应焓变、吉布斯自由能变和反应平衡常数,采用最小自由能法计算了C2～6烯烃的热力学平衡组成。计算结果表明,烯烃甲基化反应为放热反应,烯烃裂化反应为吸热反应,甲醇生成丙烯反应的放热量约为30 kJ/mol;烯烃甲基化可视为不可逆反应,烯烃裂化为可逆反应。不同甲醇分压下均存在最佳反应温度,使丙烯平衡组成最高,平衡质量分数接近40%。采用小孔分子筛催化剂可有效提高丙烯平衡组成。     

正辛烷脱氢生成直链烯烃的热力学分析

计算了不同反应条件下正辛烷脱氢生成直链烯烃的主反应热力学平衡参数。计算结果显示,ΔH随温度上升变化不大,正辛烷脱氢反应的平衡常数较小。反应平衡时的产物中,1 辛烯含量最少,顺 4 辛烯次之;产品中绝大部分是双键位于第2到第4碳的烯烃,并且反式辛烯的物质的量大于相应的顺式。温度是一个很敏感的热力学参数,随着温度的升高,正辛烷的平衡转化率呈较大幅度的增加;增加体系压力和氢/烃摩尔比可以明显降低正辛烷的平衡转化率,同时这些参数处于较低值时的影响较大。     

离子液体氯化1-乙基-3-甲基咪唑中2,3-二氯丙腈的绿色合成研究

研究了在离子液体氯化1-乙基-3-甲基咪唑(EmimCl)体系中丙烯腈氯化合成2,3-二氯丙腈,考察了反应温度、反应时间、氯气用量、EmimCl用量及其重复使用对反应的影响。该体系中2,3-二氯丙腈收率可达89.96%,且离子液体重复使用多次活性没有明显下降。     

基于Aspen Plus的甲烷三重整热力学模拟

为了优化反应条件及提高催化剂的反应效率,从热力学角度对甲烷三重整的反应过程进行了分析,求出了平衡常数与温度的关系式,据此对重整过程中各反应的竞争能力进行了比较。研究了反应温度、压力对重整结果的影响。利用Aspen Plus软件采用排列组合的方法,求出了1 331种不同进料比下CH_4、CO_2转化率、n(H_2)/n(CO)、积碳量及反应器热负荷的值,并进行了筛选。结果表明,升温有利于CH_4和CO_2的转化,但压力升高不利于反应的正向进行,从而确定了最佳反应温度和压力分别为1123.15 K和101.325 kPa。在此条件下,当n(CH_4):n(CO_2):n(H_2O):n(O_2)为1:0.2:0.1:0.5时,积碳量为零且系统能够实现自热。此时,CH_4和CO_2的转化率分別为99.35%和46.98%,n(H_2)/n(CO)=1.73。