合成醋酐和醋酸甲酯的化学平衡计算

用热力学的方法研究了醋酐合成中的几个重要反应。计算了反应温度对各反应的化学平衡常数的影响及反应温度、原料配比、压力对平衡转化率和平衡组成的影响。     

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。     

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。     

反应条件对CO甲烷化反应平衡及催化剂性能的影响

通过对CO甲烷化反应体系热力学计算,考察了反应条件和原料组成对平衡组成、平衡转化率以及CH_4选择性和积炭的影响。计算结果表明,反应温度、压力、氢碳比和汽气比对CO平衡转化率、CH_4选择性和积炭有明显影响,其中,低温、高压和高氢碳比有利于提高CO转化率和CH_4选择性,而升高压力、增加氢碳比以及向原料气中加入水蒸气均能有效地减少积炭。另外,用Ni/MgO-Al_2O_3催化剂考察了反应条件和原料气组成对CO转化率、CH_4选择性以及积炭的影响,实验结果,反应温度、压力、氢碳比和汽气比对催化剂的CO转化率、甲烷选择性以及积炭的影响明显,并与热力学平衡计算的结果基本一致。     

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。     

柠檬酸与正丁醇合成柠檬酸三丁酯的热力学分析

采用Benson基团贡献法,对柠檬酸和正丁醇合成柠檬酸三丁酯反应体系进行了反应焓变、熵变、吉布斯自由能变和平衡常数的计算;在300～1 000 K温度范围内,研究了该酯化反应的焓变、熵变和吉布斯自由能变随反应温度的变化以及正丁醇与柠檬酸的摩尔比(醇酸比)对柠檬酸平衡转化率的影响。计算结果表明,该反应为吸热反应;在考察温度范围内,该反应在热力学上是可行的;吉布斯自由能变随反应温度的升高而降低,说明高温有利于反应的进行;醇酸比的提高可以使柠檬酸的平衡转化率增大,理论上最高转化率可达0.990。     

甲醇制烯烃体系的热力学计算与分析

根据甲醇制烯烃(MTO)的反应机理,建立了包括10个主副反应的热力学模型。采用四参数法对MTO反应进行热力学计算,得到各反应的焓变、吉布斯自由能变和平衡常数随温度的变化规律。利用Aspen Plus软件对MTO反应的热力学体系进行了模拟,并从热力学角度研究了温度、压力和水含量对MTO反应平衡组成的影响。实验结果表明,MTO的大多数反应为强放热反应,且各反应均能自发进行;四参数法的计算值与Aspen Plus模拟值吻合良好;温度对反应平衡组成的影响最大,高温有利于低碳烯烃的生成,可以通过控制温度调节乙烯与丙烯的产出比;压力和水含量对平衡组成的影响不大,增加压力和水含量均不利于低碳烯烃的生成。     

C5、C6正构烷烃异构化反应的热力学分析

对C5、C6正构烷烃异构化反应进行了详细的热力学分析。通过计算得到了不同反应温度下的异构化反应的平衡常数、产物分布和转化率。讨论了异构化反应的温度、压力和氢／烃摩尔比对反应的平衡和产物分布的影响。     

硫磺回收装置酸性气燃烧炉平衡温度的计算

对硫磺回收装置酸性气燃烧炉平衡温度计算方法进行了研究。通过使用EXCEL软件对反应炉内反应组分热力学数据进行回归处理,实现了炉内反应平衡温度的自动计算。在给定组成的情况下,可方便准确地求出硫磺酸性气燃烧炉的反应平衡温度,为装置的生产操作和扩能改造提供了依据。     

合成甲基叔丁基醚平衡常数的计算与探讨

本文用Gibbs—Helmholtz公式,计算反应自由能变,用Ulich公式,计算出平衡常数Kc,对影响Kc值较大的关键因素一反应焓变进行多种计算和选择。同时,参照国内外的有关数据,确定了甲基叔丁基醚反应的平衡常数Kc。依此,本文又计算出反应温度、原料配比、异丁烯浓度各因素对平衡转化率X平的影响结果。     

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。     

工艺条件对Pt-Sn-K/Al2O3催化剂丙烷脱氢性能的影响

 对丙烷脱氢反应进行了热力学分析,计算了不同温度下的标准平衡常数和不同条件下的平衡转化率,并通过实验研究了不同工艺条件对Pt-Sn-K/Al2O3催化剂活性的影响。结果表明：高温和低压有利于反应的进行,但温度过高会导致裂解等副反应增多,使丙烯选择性下降,压力过低会造成脱氢反应产生的积炭前身物增多,催化剂失活速率加快;低空速下物料在反应器中停留时间较长,高温裂解反应增多,导致丙烯选择性下降;提高氢烃比能够降低催化剂的积炭速率,但同时也会降低丙烷的转化率。     

FCC汽油加氢脱硫过程的热力学分析

建立了模拟FCC汽油加氢脱硫反应的化学平衡模型。该模型含有21个组分和12个独立的化学反应。利用基团贡献法估算了各组分的热力学数据,并进而获得了各反应的化学平衡常数。用改进的牛顿迭代法得到了不同温度、压力、进料H2／Oil比条件下的体系平衡组成并考察了反应条件对体系平衡组成的影响。热力学分析结果表明,高温、低压和低H2／Oil比在一定程度上可以降低烯烃饱和的趋势;低温、高H2／Oil比则有利于抑制硫醇的生成。模拟结果可为选择FCC汽油加氢脱硫过程的工艺条件提供参考。     

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。     

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。     

正丁烷异构化制异丁烷反应热力学分析及试验研究

在分析正丁烷异构化制异丁烷反应特点的基础上,通过系统的热力学计算,获得了不同反应温度下目标反应的标准摩尔焓变、标准摩尔吉布斯自由能变、标准平衡常数及正丁烷平衡转化率,并以Pt/Al₂O₃-Cl为催化剂进行了正丁烷异构化反应试验研究。结果表明,正丁烷异构化属微放热反应,降低反应温度可提高正丁烷的平衡转化率;对于Pt/Al₂O₃-Cl催化正丁烷异构化反应,反应温度、反应压力、正丁烷进料空速和氢/烃摩尔比均对正丁烷转化率有较明显的影响,选择合适的反应温度和压力,并适当降低进料空速和氢/烃摩尔比,有利于提高正丁烷转化率;在优化的反应条件下,正丁烷的试验转化率与热力学平衡转化率基本吻合,验证了热力学分析结果的可靠性。     

Aquathermolysis of conventional heavy oil with superheated steam

This paper presents a new aquathermolysis study of conventional heavy oil in superheated steam. A new high temperature autoclave was designed, where volume and pressure could be adjusted. Aquathermolysis was studied on two different conventional heavy oil samples under different reaction times and temperatures. Experimental results show that aquathermolysis does take place for conventional heavy oil. As reaction time increases, the oil viscosity reduces. However, the reaction will reach equilibrium after a certain period of time and won＇t be sensitive to any further reaction time any more. Analysis shows that, while resin and asphaltenes decrease, saturated hydrocarbons and the H/C ratio increase after reaction. The main mechanism of aquathermolysis includes hydrogenization, desulfuration reaction of resin and asphaltenes, etc.