内扩散控制下异丁烯齐聚反应宏观动力学研究

利用工业硅铝小球固体酸催化剂,排除了外扩散的影响后,在高压微反实验装置上进行了异丁烯齐聚反应的宏观动力学研究。结果表明,在相同的实验条件下,反应的宏观动力学行为与本征动力学行为有较大的不同,异丁烯的反应级数受内扩散影响由2级变为1.5级,异辛烯的反应级数则为0级。在本征动力学方程的基础上,利用集总的方法建立了内扩散控制下的异丁烯齐聚复杂反应动力学模型,并采用数值计算方法对该模型进行了求解,获得了异丁烯齐聚的集总宏观动力学方程。模拟结果与实验结果吻合良好。     

异丁烯齐聚反应精馏的数学模拟

在异丁烯齐聚集总宏观动力学模型的基础上,采用平衡级模型和改进松弛法对工业用硅铝小球催化剂进行的异丁烯齐聚反应进行了模拟,并将模拟结果与实验结果进行了对比.结果表明,该模型适用于异丁烯齐聚反应精馏过程的模拟计算.     

异丁烯齐聚反应精馏的数学模拟

在异丁烯齐聚集总宏观动力学模型的基础上,采用平衡级模型和改进松弛法对工业用硅铝小球催化剂进行的异丁烯齐聚反应进行了模拟,并将模拟结果与实验结果进行了对比.结果表明,该模型适用于异丁烯齐聚反应精馏过程的模拟计算.     

异丁烯齐聚反应动力学研究

用硅铝小球固体酸作催化剂，在排除了内、外扩散影响的基础上，利用高压微分反应器对异丁烯齐聚反应的动力学行为进行了实验研究。结果表明，异丁烯齐聚反应为快速液一固相催化反应，在80℃～120℃，2．0MPa的实验条件下，反应产物主要是异丁烯的二聚物和三聚物，且三聚物的收率远高于二聚物，两者的浓度比值随反应温度的升高而下降；少量四聚物的生成主要源于碳八烯烃与碳八正碳离子的反应。通过对反应动力学规律的分析，建立了齐聚反应的简化动力学方程。     

异丁烯齐聚反应动力学研究

用硅铝小球固体酸作催化剂,在排除了内、外扩散影响的基础上,利用高压微分反应器对异丁烯齐聚反应的动力学行为进行了实验研究。结果表明,异丁烯齐聚反应为快速液固相催化反应,在80℃~120℃,2.0 MPa的实验条件下,反应产物主要是异丁烯的二聚物和三聚物,且三聚物的收率远高于二聚物,两者的浓度比值随反应温度的升高而下降;少量四聚物的生成主要源于碳八烯烃与碳八正碳离子的反应。通过对反应动力学规律的分析,建立了齐聚反应的简化动力学方程。     

惰性组分对异丁烯齐聚反应的影响

以正己烷为惰性组分，利用高压反应釜实验装置研究了不同惰性组分添加量对异丁烯齐聚反应的影响，得到了惰性组分对异丁烯齐聚反应性转化率，产物分布，齐聚反应级数的影响规律。     

微分-积分法确定反应速率常数

介绍微分-积分法确定反应速率常数的原理以及利用MATLAB语言设计了微分．积分法求反应级数的计算机处理过程。处理时先对在实验测定中不同时刻测定的浓度C数据，利用三次样条插值法和差分法求出各浓度C对应的速率V，再利用线性回归法求出反应级数，最后利用动力学积分方程计算反应速率常数。本以一级、二级反应和分数级反应实验测定结果为例进行验证，结果表明，利用所编程序确定的反应级数与常规方法能很好的吻合。在化学动力学中这种数据处理方法将使实验过程得到简化，实验结果更准确、更可靠。     

多相催化反应双组分的传质

本文讨论了颗粒催化剂内进行多相催化反应时双组分传质的影响。提出了采用关键组分的简化处理方法。过程内扩散阻力显著时,关键组分的表观反应级数(?)与本征反应级数α的关系为(?)=(α 1)/2,非关键组分的表观反应级效为本征反应级数的一半。用磁钢传动转框反应器,在反应温度90℃、甲醛初始浓度为8—10g/100ml的条件下,对四种不同颗粒直径的催化剂,研究了乙炔和甲醛水溶液在乙炔铜催化剂上合成丁炔二醇的表观动力学。实验结果证实了理论分析的正确性。     

甲醇脱水制二甲醚的动力学与催化剂粒内效率因子

测定了常压了ＣＭ－３－１催化剂上甲醇气相法脱水生成二甲醚的本征与宏观反应速率，得到幂函数型本征动力学方程提出了计算催化剂粒内效率因子的两维正交配置方法，所得效率因子的计算值与实验值吻合。     

异丁烯在强酸性阳离子交换树脂上的齐聚动力学

以强酸性阳离子交换树脂为催化剂,对异丁烯齐聚反应动力学进行了研究。首先通过机理分析建立了齐聚反应动力学模型。用高斯-牛顿法,根据实验数据进行参数估算,得到了相应的动力学模型参数,经统计检验表明,动力学模型是适当的,而齐聚反应液中各组分浓度与时间的关系曲线则显示异丁烯的齐聚具有一级串联不可逆反应的特征。异丁烯二聚和三聚的速率方程分别为-dcIB/dt=2kIBcIB,dcDIB/dt=kIBcDIB-kDIBcDIB,反应速率常数kIB=3.08×106exp(-54 520/RT),kDIB=3.10×103exp(-36 670/RT)。     

相转移催化合成乙酸苄酯宏观动力学研究

研究了氯化苄与乙酸钠在相转移催化剂苄基三乙基氯化铵作用下合成乙酸苄酯的宏观动力学。研究中固定相转移催化剂用量,并使乙酸钠大量过量以维持反应体系中乙酸钠浓度为定值。在50～60℃的温度下进行实验。实验结果表明,反应对氯化苄为1级,反应表观活化能为36.4kJ/mol。     

催化氧化合成过氧乙酸的本征动力学

过氧乙酸是一种用途广泛的有机过氧化物.利用固体酸催化剂催化氧化乙酸从而间接氧化环己酮合成ε-己内酯是一种绿色生产过程,其中催化氧化乙酸生成过氧乙酸是关键步骤.借助化学滴定分析法,使用Mg/Sn/W复合氧化物为催化剂,以H2O2为氧化剂,以乙酸丁酯为共沸剂研究氧化乙酸生成过氧乙酸过程的本征动力学及过程中H2O2分解动力学.当催化剂粒径为160～200目时,内扩散影响可基本消除,当搅拌速度大于800 r·min－1时,外扩散可以忽略.使用幂函数型模型对动力学过程进行描述,研究结果表明,过氧乙酸生成反应本征动力学速率方程对H2O2、乙酸均为一级,反应活化能为6.76141×104 J·mol－1,指前因子为6.78090×106;适用于该反应过程体系的H2O2分解反应动力学的反应级数为1.59345,反应活化能为7.59041×104 J·mol－1,指前因子为1.08795×108.     

生物质锅炉中CaO和HCl反应动力学

生物质直燃发电是生物质能利用的重要途径,但燃烧释放的较高浓度的HCl会对锅炉系统产生多方面的危害。该文使用热重分析方法,研究生物质燃烧中CaO和HCl反应动力学。实验结果表明:在600～800℃内,随着温度的升高,反应速率不断加快,本征反应为Arrhenius型,实验测得活化能为35.90kJ.mol-1,指前因子为5.246×10-3 m.s-1。温度超过850℃以后,随着温度升高反应速率常数反而降低,活化能和指前因子是温度的函数,反应有负活化能。在该文的实验条件下,CaO固氯本征化学反应对HCl为一级反应。     

树脂D301M吸附草甘膦的热力学及动力学

通过静态吸附实验,研究了树脂D301M对草甘膦水溶液的吸附热力学和吸附动力学特性.测定了303.15～318.15K的等温吸附线和吸附动力学数据,并分别用Langmuir,Freundlich,Temkin模型拟合了树脂D301M吸附草甘膦水溶液的实验数据.结果表明,树脂D301M对水溶液中草甘膦的吸附符合Langmuir等温吸附方程,并根据热力学原理,计算出吸附热力学参数,其吸附焓值ΔH=58.42kJ.mol-1,ΔG0,ΔS0.树脂D301M的吸附过程符合准二阶动力学方程;采用Arrhenius方程计算出吸附的表观活化能Ea=165.22kJ.mol-1.     

化学链燃烧中赤铁矿氧载体的本征反应动力学研究

本文对一种化学链燃烧所用赤铁矿氧载体进行了本征还原反应动力学研究。氧载体颗粒的比表面积及孔径分布测试显示此种氧载体的孔隙率为0.031,表明此种氧载体结构致密,孔隙结构不发达。热重反应器上进行的程序升温还原实验结果显示氧载体的还原反应分阶段进行,并确定第一还原阶段的温度测试窗口为400~650°C。在排除了氧载体颗粒内外扩散的影响后,批次流化床实验分析确定反应的本征活化能为138.55 k J/mol,指前因子为6.8×1013s-1。通过对内外扩散因素的分析,加深了对此种氧载体颗粒与CO的宏观反应特性的认识。本研究结论与前人关于缩核模型、外扩散控制以及较小的表观活化能的研究结论具有良好的相容性。     

环氧树脂与树状大分子PAMAM的等温固化反应动力学研究

以等温DSC法研究了在60、65、70和75℃下,环氧树脂E-44和树状大分子聚酰胺-胺（PAMAM）体系的固化反应动力学过程,结果表明该固化反应符合自催化反应模型. 通过Kamal方程计算出各固化动力学参数,其中反应总级数m+n在2.13～2.21之间,反应活化能E1和E2分别为52.65 、65.47 kJ/mol. 由于固化后期受扩散控制,且温度越低扩散控制越显著,引入扩散因子f(α)对Kamal模型进行修正,所得的修正模型能更好地描述固化全过程.     

醋酸甲酯催化精馏水解反应动力学研究

用间歇式恒温反应器对醋酸甲酯在阳离子交换树脂上的水解动力学进行了实验测定,得出了与催化剂浓度有关、消除外扩散影响的醋酸甲酯水解反应速率数据.模拟催化精馏塔内的流动状况,测定了醋酸甲酯在催化精馏条件下的反应动力学数据.     

高温煤气中HCl气体与脱氯剂的反应动力学

在固定床反应器中研究了自制的脱氯剂与高温煤气中ＨＣ１气体的反应动力学,得出在５５０℃时反应受通过产物层的扩散和化学反应反控制,两埂的阻力之比为０．１３８。同时研究了温度和进口ＨＣ１气体浓度对该反应影响,得出反应对于气相ＨＣ１为一级反应。     

金钗石斛中生物碱提取的动力学分析

将金钗石斛用氨水浸润后,以氯仿为溶剂,在不同液固比、不同提取时间和不同提取温度下提取生物碱,以Fick第二定律为依据,以提取生物碱质量浓度为检测指标,求解提取动力学的表观传质速率方程、速率常数k、相对萃余率和表观活化能Ea等数值,建立金钗石斛生物碱提取过程的动力学模型.结果显示:在液固比为60,提取温度为60℃,提取时间为90 min时,所提取的生物碱质量浓度较高,金钗石斛生物碱提取过程的动力学基本符合一级动力学方程,在不同影响因素下,表观传质速率ln[C_∞/(C_∞-C_0)]、相对萃余率与时间t均有比较好的线性关系,提取动力学方程的活化能Ea为55.075 k J/mol.由此知金钗石斛生物碱提取过程的关键控制步骤为溶质的内扩散步骤.