苯酚与碳酸二甲酯烷基化反应体系的热力学分析

采用Benson基团贡献法,计算了苯甲醚(MPE)的相关热力学数据。在300～1 000K和5～30MPa范围内,计算了苯酚与碳酸二甲酯烷基化反应生成甲基苯酚异构体和苯甲醚各反应的焓变ΔrHm、吉布斯自由能变ΔrGm和平衡常数Kθ。结果表明:苯酚与DMC的烷基化反应是可以自发进行的,且碳烷基化反应平衡常数远高于氧烷基化反应平衡常数,在3个碳上烷基化反应中,生成间甲酚的平衡常数最大,生成对甲酚的平衡常数最小;随着压力的升高,各反应的自由能均略有增加,表明升高压力不利于烷基化反应的进行,在同一压力下,碳烷基化反应的平衡常数远高于氧烷基化反应,为苯酚与碳酸二甲酯烷基化反应条件的控制和催化剂的探索研究提供了热力学依据。     

苯酚与碳酸二乙酯烷基化反应的热力学分析

用Benson基团贡献法计算了苯酚与碳酸二乙酯(DEC)烷基化反应相关物质的标准摩尔生成焓ΔfHθm、标准摩尔生成吉布斯自由能ΔfGθm和等压摩尔热容Cp,m。计算了300K～1000K和5MPa～30MPa范围内,烷基化反应的焓变ΔrHθm、自由能ΔrHθm及平衡常数lnKθ。结果表明:苯酚与DEC的烷基化反应是可以自发进行的,且C烷基化反应的平衡常数远高于O烷基化反应;随着压力的升高,各反应的自由能均略有增加,说明升高压力不利于烷基化反应的进行。为烷基化反应条件的控制和催化剂的探索研究提供了热力学依据。     

羟乙基磺酸钠与一甲胺反应的热力学分析

使用Benson基团贡献法对羟乙基磺酸钠与一甲胺反应体系进行了热力学分析,计算了该反应体系的标准摩尔反应焓（■）、标准反应吉布斯自由能（■）以及平衡常数（K）等。结果表明:当反应温度（T）为25~298 ℃时,羟乙基磺酸钠氨解反应为放热反应,反应的■,■均为负值,并且反应自发进行;K随着T升高而降低,虽然降低T有利于该氨解反应的进行,但是T过低,则反应速率减慢,目标产物N-甲基牛磺酸钠的收率下降;反应在此温度区间的总绝热温升小于292.15 K。在工业生产中,一般将该反应的温度、压力相应控制在140~240 ℃,4~12 MPa。     

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。     

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。     

间／对甲酚烷基化反应产物分析

利用GC－MS联用技术研究了间／对甲酚烷基化反应产物的组成,建立了相应的分析方法。     

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。     

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。     

离子液体催化邻甲酚与叔丁醇烷基化反应

 以烷基胺、吡啶、咪唑等为原料合成了SO₃H-功能化的离子液体（ILs）。采用 NMR、TG DTG 对离子液体的结构及物性进行了表征,并考察其在邻甲酚（o-Cresol）和叔丁醇（TBA）烷基化反应中的催化性能。考察了反应条件对离子液体催化邻甲酚烷基化反应的影响,以及离子液体的重复使用性,比较了离子液体与常规酸催化剂在邻甲酚叔丁醇烷基化反应中的催化性能。结果表明,以N-（4-磺酸基）丁基三乙胺硫酸氢盐离子液体（IL2）为催化剂,在优化条件（θ=80℃,t=6 h,n(o-Cresol)∶n(TBA)∶n(IL2)=1∶1∶0.2）下,邻甲酚的转化率、6-叔丁基邻甲酚（6-TBC）的选择性可分别达到80.9%和44.1%,优于液体酸和固体酸的催化效果。     

二甲醚氧化反应的热力学分析

用Benson基团贡献法估算了甲缩醛和乙二醇二甲醚的标准生成热△fHθm、标准熵Sθm和摩尔等压热容Cp,m。计算了不同温度下的二甲醚部分氧化和完全氧化反应的标准摩尔焓变△rHm、吉布斯自由能变△rGm和反应平衡常数K,分析了各热力学参数与其温度之间的关系,考察了反应压力和原料气配比对二甲醚平衡转化率的影响,同时把计算结果与二甲醚在VOx-SnO2/MgO选择氧化的实验数据进行了对比分析,为二甲醚部分催化氧化反应合成乙二醇二甲醚、甲缩醛以及完全氧化的反应提供了理论依据。     

烯烃、二氧化碳及氢气反应体系的热力学分析

基于Benson基团贡献法,计算了环己烯、乙烯、二氧化碳及氢气参与反应中可能涉及物质的热力学数据ΔfHm0、Sm0、Cp,m。对二氧化碳存在下的环己烯、乙烯与氢气可能存在的各种反应的ΔrGm、Kp进行估算,并对这些反应的可行性和反应程度进行了分析,讨论了温度和压力对反应的影响。研究表明低温高压对体系中各反应有利,二氧化碳氢化形成一氧化碳、甲酸,羧酸氢化形成醛是热力学不利的反应,烯烃氢化形成烷烃、醛氢化成醇、烯烃与二氧化碳、一氧化碳反应形成羧酸及醛在一定温度范围内是热力学有利的反应。烯烃的结构对反应热力学也有很大影响,乙烯比环己烯更易甲酰化。     

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。     

间歇法合成2,4-二叔丁基苯酚的反应工艺研究——苯酚与异丁烯的烷基化反应

以异丁烯为烷化剂 ,在间歇反应釜中研究了苯酚烷基化反应合成 2 ,4二叔丁基苯酚的反应工艺。结果表明 :在强酸性阳离子交换树脂的催化下 ,反应可以在较温和的条件下顺利进行。在温度 3 66K,压力 0 .0 84MPa(常压 ) ,催化剂 /苯酚 (质量比 ) =7.0 %∶ 1 ,以苯酚计的通烯速率为 0 .84 kg/ (kg· h) ,反应器高径比为2 .1∶ 1时 ,2 ,4二叔丁基苯酚的单程收率可达 70 % (以苯酚计 )。将烷基化产物分离后 ,利用副产物间的歧化反应可使主产物的总收率达到 95%     

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。