仲丁基苯液相氧化反应动力学

非催化条件下仲丁基苯(SBB)液相氧化制备过氧化氢仲丁基苯(SBBHP)是生产苯酚和甲乙酮的关键步骤。基于烃类链式自由基反应机理,分别建立了氧充足和限氧条件下SBB氧化动力学模型,模型包含了反应物SBB、主产物SBBHP、副产物苯乙酮(ACP)、2-苯基-2-丁醇(PBO)等。通过分别拟合不同条件下的实验数据(388~403K),得到了相应的基元反应速率常数和活化能。结果表明,由于空间位阻效应,主反应生成SBBHP的活化能大于异丙苯(IPB)生成过氧化氢异丙苯(CHP)的活化能。连续实验进一步验证了动力学模型的可靠性。相关研究结果可用于仲丁基苯液相氧化过程的设计和优化,并且基元反应相关结果有利于丰富对烷基芳烃氧化反应机理的认识。     

非催化条件下异丙苯液相过氧化反应动力学

研究了非催化条件下异丙苯(IPB)液相氧化主副反应动力学,包括主要副产物α-甲基苄醇(MBA)和苯乙酮(ACP)生成规律以及重要链终止产物ROOR (DCP)的分解反应路径。基于烃类链式自由基反应机理,建立了包含反应物IPB、主产物过氧化氢异丙苯(IPBHP)、副产物MBA、ACP以及链终止产物DCP的反应动力学模型。动力学模型预测结果与实验数据吻合良好。通过对373～404 K下实验数据的拟合,得到了不同温度下各基元反应速率常数和活化能。模拟计算表明,两个副反应活化能均大于主反应;链终止产物DCP的分解反应通过氧气的参与进行。研究结果可为异丙苯液相氧化工业反应过程的设计和优化提供基础参数,并且有利于深化对烷基芳烃液相氧化反应机理的认识。     

异丙苯液相氧化反应动力学研究

本文研究了在半间歇操作条件下,在100°—130℃的温度范围内,采用异丙苯氢过氧化物为引发剂的异丙苯液相空气氧化反应动力学.根据烃类氧化的链式自由基反应机理以及对在氧化反应中异丙苯氢过氧化物分解方式的假设,导出该氧化反应在链稳定增长阶段的反应动力学模型.根据所获得的实验结果,确定了异丙苯液相氧化反应及氢过氧化物分解副反应的速率常数、表观活化能及反应速率常数的Arrhenius关系式.由反应动力学模型计算出的异丙苯和它的氢过氧化物浓度与实验结果吻合良好.文中还讨论了在半间歇操作中存在的诱导期以及反应温度对异丙苯转化率和异丙苯氢过氧化物选择率的影响.     

Nd-Cr/Al_2O_3催化剂上苯直接氧化制苯酚的动力学研究

研究了苯直接氧化制苯酚反应的动力学行为。推测了Nd-Cr/Al2O3催化剂上过氧化氢氧化苯为苯酚的反应过程,建立了该反应动力学数学模型,模型很好的解释了实验结果。结果表明,在实验条件下,该羟基化反应对反应物苯、氧化剂过氧化氢和催化剂用量都是一级反应,反应的活化能为24.41 kJ/mol。     

Nd-Cr/Al2O3催化剂上苯直接氧化制苯酚的动力学研究

研究了苯直接氧化制苯酚反应的动力学行为.推测了Nd-Cr/A12O3催化剂上过氧化氢氧化苯为苯酚的反应过程,建立了该反应动力学数学模型,模型很好的解释了实验结果.结果表明,在实验条件下,该羟基化反应对反应物苯、氧化剂过氧化氢和催化剂用量都是一级反应,反应的活化能为24.41 kJ/mol.     

丙烯与苯液相烷基化合成异丙苯中副产物正丙苯生成的研究

进行了Y沸石改性催化剂液相烷基化工艺条件对副产物正丙苯生成影响的实验,考察了液相烷基化中副产物正丙苯生成途径。结果表明,液相烷基化反应产物中总的正丙苯生成量,除了丙烯与液相苯烷基化反应直接生成外,一半以上是由于多异丙苯烷基转移反应生成的。通过正丙苯生成动力学的研究,得到了463-478K温度下液相烷基化过程总的正丙苯生成的速率方程和其中烷基转移生成正丙苯的速率方程。     

环己基苯过氧化反应机理与动力学研究

在100～115℃的温度内,以一定含量的环己基苯过氧化氢为引发剂,在排除传质的条件下考察了引发剂浓度和温度对环己基苯液相过氧化的影响。结果发现环己基苯的转化率和环己基苯过氧化氢的选择性受温度影响较大,但是过多的引发剂对反应并不能起到促进加速作用。分析了环己基苯过氧化的自由基反应机理,构建出了相应的反应路径,建立了环己基苯液相过氧化反应的表观动力学模型。模型预测结果与实验数据吻合良好。动力学模型参数表明生成环己基苯过氧化氢的主反应过程是一个零级反应。研究结果有利于深化对环己基苯过氧化反应机理的认识,也可为工业反应器的设计和优化提供基础参数。     

TS-1催化苯羟基化制苯酚的本征动力学

TS-1分子筛催化苯羟基化法制苯酚是一种绿色工艺路线。对以TS-1为催化剂苯与过氧化氢反应制苯酚的本征动力学进行了研究。考察了搅拌速度、苯浓度、过氧化氢浓度以及反应温度等因素对苯酚初始生成速率的影响,并采用幂函数方程进行实验数据拟合。结果表明,在消除内外扩散影响的条件下,反应对于苯、过氧化氢的反应级数分别为0.62和0.55,反应的活化能为101.31 kJ/mol。依据上述结果建立了反应的本征动力学方程,并对模型进行验证,结果显示模型计算得到的苯酚初始生成速率与实验值的平均相对偏差为6.81%,吻合较好。研究得到的动力学模型为TS-1催化苯羟基化-膜分离耦合制备苯酚的条件优化及过程开发提供依据。     

YSBH-4催化剂上苯与丙烯的液相烷基化

采用YSBH-4型分子筛催化剂,在等温积分反应器上分别考察了反应温度、液相空速和苯与丙烯的物质的量之比对苯与丙烯液相烷基化合成异丙苯反应的影响,并基于单因素实验结果设计正交实验,以进一步优化工艺条件。结果表明,YSBH-4催化剂对苯与丙烯液相烷基化合成异丙苯具有良好的催化活性和选择性。适宜的烷基化条件为175℃,液相空速28.52 h~(-1)和苯与丙烯的物质的量比8:1,在该条件下,丙烯转化率为99.76%,烷基化产物中异丙苯、正丙苯、二异丙苯和三异丙苯的选择性分别为85.27%,0.04%,14.61%和1.08%。     

甲苯液相催化氧化反应动力学

采用一套可无级调速的玻璃搅拌釜气液相反应器,通过改变搅拌速率考察了传质对甲苯液相氧化反应的影响,考察结果表明搅拌速率达到700 r/min时可基本排除传质的影响.在不同反应温度下进行了甲苯液相催化空气氧化的动力学实验研究,得到了反应物甲苯和主要反应产物苯甲酸、苯甲醛、苯甲醇和苯甲酸苄酯的浓度随反应时间变化的数据.在已有动力学研究的基础上,根据甲苯及其主要产物的情况,提出了甲苯液相氧化的反应网络和分子反应机理,建立了相应的动力学模型.根据实验数据回归获得了动力学模型参数,动力学模型计算与实验数据吻合良好,甲苯氧化生成苯甲酸反应的活化能为49.4 kJ/mo.     

对二甲苯液相氧化过程中燃烧副反应动力学

During the liquid-phase oxidation of p-xylene, over-oxidation of reactant, intermediates and solvent to carbon dioxide and carbon monoxide is generally known as the burning side reaction. Batch and semi-continuous experiments were carried out, and the experimental data of the burning side reaction were analyzed and reported in this paper. The results showed that the rates of burning side reactions were proportional to the rates of the main re-action, but decreased with the increasing concentrations of reactant and intermediates. The inter-stimulative and competitive relationship between the burning side reaction and the main reaction was confirmed, and the rates of the burning side reaction could be described with some key indexes of the main reaction. According to the mecha-nism of the side reactions and the kinetics model of main reaction which were proposed and tested in the previous papers, a kinetic model of the burning side reactions involving some key indexes of the main reaction was devel-oped, and the parameters were determined by data fitting of the COx rate curves. The obtained kinetic model could describe the burning side reactions adequately.     

甲苯液相氧化反应过程的模拟

甲苯液相空气氧化是环境友好的苯甲酸和苯甲醛生产工艺。根据在模拟工业条件下测定的动力学数据和观察到的实验现象,提出了该反应的反应机理和反应网络,建立了相应的动力学模型。根据该动力学方程,对现有工业生产过程进行了模拟,发现现有工业过程处于严重供氧不足的情况。提出了3种强化方案并分别对其进行了模拟计算和比较。模拟结果表明,通过增大空气供给量和采用富氧空气氧化均可有效强化现有工业生产过程。采用富氧空气氧化,其甲苯转化率可提高到22.24%,甲苯反应量可增大57%。采用增大空气量的方法,可提高甲苯反应量31%,甲苯转化率可提高到18.61%。若同时增大甲苯和空气负荷,甲苯反应量可提高71%。     

Effects of Oxygen Transfer Limitation and Kinetic Control on Biomimetic Catalytic Oxidation of Toluene

Under oxygen transfer limitation and kinetic control, liquid-phase catalytic oxidation of toluene over metalloporphyrin was studied. An improved technique of measuring dissolved oxygen levels for gas-liquid reaction at the elevated temperature and pressure was used to take the sequential data in the oxidation of toluene catalyzed by metalloporphyrin. By this technique the corresponding control step of toluene oxidation could be obtained by varying reaction conditions. When the partial pressure of oxygen in the feed is lower than or equal to 0.070 MPa at 463 K, the oxidation of toluene would be controlled by oxygen transfer, otherwise the reaction would be controlled by kinetics. The effects of both oxygen transfer and kinetic control on the toluene conversion and the selectivity of benzaldehyde and benzyl alcohol in biomimetic catalytic oxidation of toluene were systematically investigated. Three conclusions have been made from the experimental results. Firstly, under the oxygen transfer limitation the toluene conversion is lower than that under kinetic control at the same oxidation conditions. Secondly, under the oxygen transfer limitation the total selectivity of benzaldehyde and benzyl alcohol is lower than that under kinetic control with the same conversion of toluene. Finally, under the kinetics control the oxidation rate of toluene is zero-order with respect to oxygen. The experimental results are identical with the biomimetic catalytic mechanism of toluene oxidation over metalloporphyrins.     

环己烷富氧氧化反应器内液相空间危险性分析

通过冷模实验对环己烷富氧氧化反应器内液相空间危险性进行分析,测试了液相空间气泡危险性。结果表明:环己烷富氧氧化(氧气体积分数大于30.0%)反应时,液相气泡的危险性比空气氧化的危险性大;在空气氧化和富氧氧化(氧气体积分数小于50.4%)工艺条件下,均未观察到气泡经点火后引起反应器体系内压力升高的现象,液相气体内反应均无燃爆危险。     

1,2-环己二醇合成己二酸的氧化动力学

以H_2O_2为氧化剂,磷酸为助剂,采用初始浓度法研究了钨酸催化过氧化氢氧化1,2-环己二醇合成己二酸的氧化动力学,建立动力学模型,得到了反应动力学方程。实验结果表明,1,2-环己二醇的反应级数为0.98,H_2O_2的反应级数为0.30,反应的活化能为46.92 k J/mol,指前因子为9.48×10~4 L~(0.28)/(mol~(0.28)·min)。通过实验验证氧化动力学方程,计算值和实验值的平均相对误差为0.2%,两者基本吻合。     

FTH-2催化剂上重芳烃烷基转移反应动力学研究

对在FTH-2催化剂上重芳烃烷基转移反应的本征动力学进行了研究。在排除内外扩散影响后,结合变空速实验确定反应的主反应,并进行动力学实验,建立动力学模型,采用常微分方程的参数估值法进行参数估值,利用Matlab编程对参数进行优化计算,并检验模型参数,确定苯与重芳烃的烷基转移反应的本征动力学方程为:r_1=1.3027×10~4exp(-6.927/RT)·y_(TIPB)~(0.73)·y_B~(2.41)·y_(IPB)~(-0.64)     

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。     

液相氧化反应失控过程的动态流程模拟

随着化工工业现代化、绿色化概念的普及,氧化工艺特别是新型氧化工艺在当前工艺中所占比重日益增加,但氧化反应多为强放热反应,反应所涉及的物料往往也具有不稳定性. 为防止反应安全事故的发生,有必要进行系统的反应安全性研究. 针对液相氧化反应,本工作利用流程模拟手段,建立了带控制条件的半间歇动态反应器模型. 介绍了反应器模型的结构、传热设置和工艺控制设置方案. 选择丙烯环氧化反应开展了模拟研究,设置了相关的动力学参数和反应器参数. 通过模拟正常反应过程对设计的反应器参数进行核算,证明在正常工艺条件下可保证反应平稳进行. 利用所建立的模型模拟了密闭绝热、冷却失效和冷却水调节阀故障条件下的多场景反应危险性,得到了各场景下反应器温度、压力和反应器内物料组成的变化曲线,为后续工作中制定合理的安全控制措施提供数据支持.