C_5烯烃与甲醇醚化反应动力学的研究进展

讨论了C5烯烃液相合成甲基叔戊基醚的反应机理,分析了各种的动力学模型。认为表面反应是反应控制步骤,甲醇强吸附在催化剂的表面,在推导动力学方程时必须用活度代替浓度,为了保证方程的精确度,活度系数的准确计算非常重要。活度系数的计算可采用UNIQUAC、UNIFAC、WILSON等方法,哪种方法更适合醚化反应物系没有定论,但要注意的是所采用的方法必须与推导热力学平衡常数时保持一致。考虑到工业上主要应用管式反应器,甲醇的活度随其浓度的下降而增大,在反应器的轴向变化很大,反应速率方程中的活度应与热力学平衡常数关联在一起计算。主要的分歧在于甲醇浓度对反应速率的影响,各文献报道有差异。另外在推导动力学方程时将两种烯烃集总在一起作为一个组分处理,未见实验研究支持该假设。在反应体系中是醚化反应速率快还是烯的异构化反应快,反应是按单活性位还是双活性位机理进行存在争论。     

邻甲氧基环己醇液相脱氢制备愈创木酚的热力学分析

采用Benson基团贡献法计算了邻甲氧基环己醇和愈创木酚的标准摩尔生成焓、标准摩尔熵和摩尔等压热容,确定了反应焓变、吉布斯自由能变和平衡常数与温度的函数式;利用UNIFAC基团贡献模型建立了邻甲氧基环己醇-愈创木酚-水三元体系液相活度系数关联式;考察了氢分压、温度及水醇比对脱氢平衡转化率的影响。实验结果表明,对邻甲氧基环己醇催化脱氢制备愈创木酚的液相反应体系,随温度的升高,平衡常数逐渐增大,在温度低于458 K时,平衡常数远小于1;降低氢分压、增加水醇比均可提高反应的平衡转化率。为邻甲氧基环己醇脱氢制备愈创木酚反应过程研究及生产工艺开发提供了理论依据。     

碳酸二甲酯与乙醇酯交换反应体系的热力学分析

采用Benson和Joback基团贡献法对碳酸二甲酯(DMC)与乙醇酯交换合成碳酸二乙酯(DEC)反应体系进行了热力学分析,计算了反应的焓变、熵变、吉布斯自由能变及平衡常数。结果表明,该酯交换反应为放热反应,升高温度不利于DEC的合成。与碳酸甲乙酯(EMC)歧化反应的平衡常数相比,EMC与乙醇酯交换反应的平衡常数较大,反应更易进行。     

合成气一步合成乙二醇热力学分析研究

对合成气一步直接合成乙二醇反应过程进行了反应焓变、Gibbs自由能和平衡常数的计算。通过计算,定量分析了温度对平衡常数的影响,得到在大于354.7K时,Gibbs自由能大于零,反应进行较困难;低温高压有利于反应。本文的研究结果为深入研究开发该反应工艺提供了理论依据。     

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。     

1-戊烯骨架异构反应的热力学分析

对1-戊烯异构化反应进行了详细的热力学分析,计算得到了各个反应在一定温度范围内的焓变、吉布斯自由能的变化、平衡常数、产物分布等一系列的数据,讨论了反应过程中体系的热效应,及反应温度、压力对不同反应路径上平衡常数和产物分布的影响。以理论计算为依据,在一定程度上为1-戊烯骨架异构化工艺参数的调整指明了方向,说明反应应该在较低的温度下进行。     

苯胺一步合成反应体系的热力学分析

设计了7种苯在温和条件下一步胺化合成苯胺的反应体系,通过计算每个体系的吉布斯函数值,判断体系是否能自发进行。其中以氨水为胺化剂、双氧水为氧化剂的反应体系过程推动力最大,为294.427kJ/mol。讨论了该体系在不同反应条件下的标准吉布斯函数值,平衡常数和平衡转化率。结果表明:该体系能自发进行,在所讨论的温度范围内,其平衡常数很大,苯的平衡转化率接近100%。     

由异丁烷脱氢制异丁烯体系的热力学分析

对异丁烷脱氢制备异丁烯反应体系的热力学性质进行了详尽的计算,得到不同反应温度下的热焓、吉布斯自由能以及反应平衡常数等热力学性质,并对温度、压力变化对反应热力学性质和热力学平衡的影响进行了分析,在此基础上对不同温度、压力下体系平衡物料组成进行了计算,得到了详尽的反应体系热力学基础数据,计算结果对异丁烷脱氢制异丁烯工艺研究和相关催化剂研发具有重要参考价值。     

裂解C5与甲醇合成甲基叔戊基醚反应体系的非理想性

以裂解 C_5和甲醇为原料、QRE 型大孔磺酸树脂为催化剂,研究了合成甲基叔戊基醚反应体系的非理想性。采用 WILSON 活度系数模型,计算了60～70℃各组分的活度系数。理论分析及计算结果表明:在醚化体系中,组分的活度系数主要与该组分摩尔分数有关;由于甲醇的强极性,甲醇的活度系数随其摩尔分数的减小而增大,但均大于3.1;2-甲基-1-丁烯、2甲基-2-丁烯和甲基叔戊基醚的活度系数随组分摩尔分数的增加在0.89～1.19范围内增加;组分的活度系数均随温度的升高而降低,但变化不大。以60℃和70℃的实验数据拟合了组分活度系数表达式,其相关系数均大于0.97,可用于组分活度系数的计算。     

液化石油气芳构化反应体系的热效应分析

利用原子系数矩阵法确定了液化石油气芳构化反应体系的独立反应数及相应的一组独立反应,利用热力学方法计算了该反应体系中各独立反应在不同条件下的热效应、吉布斯自由能变、平衡常数以及该反应体系的总包反应热和绝热温升,据此可判断各独立反应在指定条件下发生的可能性,并可计算反应体系在指定条件下的热效应。分析结果可为反应器的设计及反应条件的选择提供指导。     

乙醇和二氧化碳合成碳酸二乙酯体系的热力学分析

利用Benson基团贡献法计算了由CO2和乙醇直接合成碳酸二乙酯(DEC)以及引入环氧乙(丙)烷(EO或PO)进行耦合反应的热力学数据标准生成焓△fHm(?)和自由能△rG,还计算了由乙醇和CO2直接合成DEC的平衡常数Kp以及CO2、CO和乙醇的平衡转化率。结果表明由乙醇和CO2直接合成DEC的反应在热力学上是不可行的,需要设计其他反应路线。当引入载体EO或PO后就可成功地利用CO2和乙醇合成DEC。     

二氧化碳加氢合成二甲醚的热力学分析

对二氧化碳加氢合成甲醇、二氧化碳加氢合成二甲醚过程进行了热力学计算。计算结果表明：在相同反应条件下,二氧化碳加氢合成二甲醚反应较二氧化碳加氢合成甲醇反应具有更高的ＣＯ２平衡转化率;对二氧化碳加氢合成二甲醚反应而言,ＣＯ２平衡转化率随温度的增加呈单调下降,增加反应体系的压力有利于二氧化碳加氢合成二甲醚反应的进行,Ｈ２／ＣＯ２比值越大,越有利于二氧化碳加氢合成二甲醚反应的进行。     

乙酸／乙烯酯化合成乙酸乙酯的化学平衡分析

用热力学方法研究了乙酸／乙烯酯化合成乙酸乙酯的反应。计算出不同温度下反应的化学平衡常数及温度,压力,原料配比对乙酸平衡转化率X的影响。为确定反应工艺条件及催化剂选择提供依据。     

烷基葡萄糖甙的酶催化合成

介绍了吸附法固定糖甙酶的方法及用此固定化酶和自由的糖甙酶催化合成烷基葡萄糖甙的工艺 ;在酶催化合成烷基葡萄糖中 ,水的含量对反应起了关键性的影响 ,最佳的含水量在 8%～ 1 0 %左右 ,反应物含水量高 ,则开始时的反应速度大 ,但最终平衡的产物浓度却较低 ,反之亦然 ;烷基链的长度既影响反应速度又影响平衡产量 ,链越长 ,反应速度和平衡产量越低 ;用于固定酶的载体对固定酶的活性有较大的影响 ,使用不同的载体酶活力可相差 3倍以上。用固定酶可以解决酶的重复使用问题。     

二甲氧基甲烷合成反应的热力学分析

用Benson基团贡献法估算了二甲氧基甲烷的标准摩尔生成焓ΔfHmθ、标准摩尔熵Smθ和摩尔等压热容Cp,m,计算了缩醛化合成二甲氧基甲烷的标准摩尔焓变ΔrHmθ、吉布斯自由能变ΔrGmθ以及反应平衡常数K与温度T的关联式;用UNIFAC基团贡献模型关联甲醛-甲醇-水-二甲氧基甲烷四元体系液相活度系数。考察了反应温度T以及原料醇醛物质的量比M对甲醛平衡转化率Xe的影响,并与实验数据比较。本热力学分析为二甲氧基甲烷合成的实验研究及生产工艺优化提供了理论指导,并为后续聚甲氧基二甲醚的研究开发奠定了基础。     

对甲基苯甲醚合成体系的热力学分析

采用Benson基团贡献法计算了对甲基苯酚和对甲基苯甲醚的热力学数据标准摩尔生成焓 Δr Hθm、标准摩尔生成吉布斯自由能 Δr Gθm、和等压摩尔热容Cp,m;计算了不同温度和不同压力的条件下,甲醇或碳酸二甲酯(DMC)分别作为甲基化试剂与对甲基苯酚反应合成对甲基苯甲醚反应的焓变 Δr Hm、自由能变 ΔrGm和平衡...     

尿素醇解合成碳酸二乙酯的热力学分析

采用Benson基团贡献法,计算了在常压和温度353～453 K反应条件下,尿素醇解合成碳酸二乙酯反应的焓变、熵变、吉布斯自由能变。对尿素和乙醇制备碳酸二乙酯的过程进行了热力学分析,计算了醇解反应的平衡常数。结果表明,由尿素醇解合成碳酸二乙酯反应在热力学上是可行的,但反应的热力学平衡常数小。     

4,6-二羟基嘧啶的合成热力学分析

采用Benson和Joback基团贡献法,对丙二酸二甲酯和甲酰胺在甲醇钠溶液中制备4,6-二羟基嘧啶的过程的反应焓变ΔrHΘ、反应熵变ΔrSΘ、反应吉布斯自由能变ΔrGΘ及其平衡常数Kp进行了热力学估算。结果表明:ΔrHΘ>0,反应为吸热反应;ΔrGΘ<0,此反应过程为自发过程;Kp随着温度的升高而增大。