一种烷基转移反应体系的反应条件和热力学分析

对甲苯歧化与三甲苯烷基转移反应体系中不同温度和进料条件下的平衡组成，平衡转化率，平均选择论进行了详细计算，结果表明：（1）随温度的升高，甲苯与三甲苯的芳烃平衡转化率降低，二甲苯的平衡选择率亦降低；（2）降低进料中的甲苯与三甲苯摩尔比（Tol:TMB从9降到1），甲苯和三甲苯的芳烃平衡转化率降低，而二甲苯的平衡选择率明显上升，然后，在改性的β沸石催化剂上进行了不同工艺条件下的反应，通过对实验数据与平衡数据的比较和分析表明，反应温度升高，芳烃转化率上升且越来越接近平衡转化率，而二甲苯的选择率迅速下降；进料 中Tol:TMB存在一个最佳点，即60:40(m：m），此时芳烃转化率最高，二甲苯的选择率亦最高。     

烷烃二氧化碳氧化脱氢的反应平衡和热匹配工艺分析

对乙烷、丙烷和乙苯的二氧化碳氧化脱氢反应进行了热力学分析，计算表明：三个体系平衡转化率的变化规律上大致相同，都随温度升高而升高，随压强增大而减小，随进料中CO₂浓度增大而增大，进料中水蒸气浓度对平衡转化率影响不大。另外，利用所得结果讨论了利用结构化催化剂将脱氢反应和甲烷催化燃烧反应的吸、放热耦合工艺中的热匹配和物料匹配问题。     

氧热法电石合成的反应平衡和热匹配分析

针对氧热法电石合成中吸热的生成反应和放热的碳燃烧反应耦合,从热力学角度对电石生成途径、反应化学计量平衡以及吸、放热反应热耦合进行了分析。结果表明:(1)电石由CaO+3C→CaC2+CO一步直接生成的可能性更大;(2)不同化学计量对应4种不同反应体系,各体系电石平衡转化率都随温度升高而升高,随压强增大而减小,电石与氧化钙发生副反应的转化率大致为随温度升高而先升后降;(3)反应热匹配量和匹配条件取决于电石生成反应物料处理量和电石纯度要求。电石生成反应与燃烧供热反应耦合于同一反应器是可行的。     

基于NSGA-Ⅱ的二氧化碳氢化反应热力学多目标优化

二氧化碳氢化合成低碳烯烃反应是化学储能技术路径中重要的单元反应,二氧化碳首先与由可再生能源获得的氢气进行化学反应合成低碳烯烃,随后通过齐聚反应将能量储存到清洁燃料中。以二氧化碳氢化合成低碳烯烃反应为研究对象,使用Gibbs自由能最小化方法进行了平衡热力学分析,得到反应温度、反应压力、进料气H₂与CO₂的物质的量比对CO₂平衡转化率、低碳烯烃选择性及平衡组分的影响;基于统计学理论建立了反应参数对CO₂平衡转化率、低碳烯烃选择性和反应系统中H₂O平衡摩尔分数的回归函数模型;最后采用基于快速非支配排序遗传算法（NSGA-Ⅱ）的多目标优化方法对反应系统性能进行多目标优化。结果表明：从提高反应系统性能和降低催化剂水解失效风险角度进行的多目标优化与CO₂平衡转化率最大的单目标优化相比,H₂O的平衡摩尔分数从47.2%减少到24.9%;与低碳烯烃选择性最大的单目标优化相比,H₂O的平衡摩尔分数从51.1%减少到18.7%;与H₂O平衡摩尔分数最小的单目标优化相比,CO₂平衡转化率和低碳烯烃选择性从64.9%和8.7%分别提高到72.9%和58.6%。     

SO_4~(2-)/Au-TiO_2催化合成丙二醇单甲醚乙酸酯

采用光还原沉积法制备了SO_4~(2-)/Au-TiO_2催化剂,考察了其在丙二醇单甲醚乙酸酯合成反应中的催化活性。用XRD对催化剂结构进行了表征,结果显示催化剂经过酸化后的晶体结构并没有发生改变,Au颗粒均匀地分散在TiO_2表面。使用SO_4~(2-)/Au-TiO_2催化剂,以合成丙二醇单甲醚乙酸酯为探针反应,研究了反应温度、酸醚物质的量比、催化剂用量对反应平衡转化率的影响。实验结果表明,其最佳反应条件为反应温度413 K,酸醚物质的量比3:1,催化剂用量3%(w)。     

TiCl_4气相氧化制备TiO_2颗粒的粒径控制研究

在氧化反应器中,利用TiCl_4氧化反应制备TiO_2颗粒,研究了甲苯流量、反应温度、反应停留时间、KCl的加入等对TiO_2颗粒粒径和粒径分布的影响.结果表明,TiO_2粒径随甲苯流量增大、反应温度升高和停留时间延长而增大,KCl的加入有利于控制TiO_2粒径.     

H2、O2与Pd反应的平衡压力研究

基于电子与核振动近似方法,应用密度泛函B3P86方法和相对论有效核势SDD计算,结合统计热力学方法, 研究了100K～1000K温度范围内Pd与H2、O2反应的标准生成热力学函数以及反应平衡压力与温度的关系. 结果表明：Pd与H2、O2反应是放热反应,Pd原子吸附H2的放热量大于吸附O2的放热量,温度升高不利于吸附反应进行;Pd对O2的自发吸附温度很低,室温下几乎不能进行,而对H2的自发吸附温度可高达500K以上;在100K~284.394K可自发吸附O2和H2的温度范围内,O2的反应平衡压力比H2的平衡压力高出9~18个数量级. 因此,O2作为杂质气体对目标反应Pd-H2的影响非常有限.     

H2、O2与Pd反应的平衡压力研究

基于电子与核振动近似方法,应用密度泛函B3P86方法和相对论有效核势SDD计算,结合统计热力学方法, 研究了100 K～1000 K温度范围内Pd与H2、O2反应的标准生成热力学函数以及反应平衡压力与温度的关系. 结果表明：Pd与H2、O2反应是放热反应,Pd原子吸附H2的放热量大于吸附O2的放热量,温度升高不利于吸附反应进行;Pd对O2的自发吸附温度很低,室温下几乎不能进行,而对H2的自发吸附温度可高达500 K以上;在100 K~284.394 K可自发吸附O2和H2的温度范围内,O2的反应平衡压力比     

苯与2-丁烯烷基化反应的热力学分析

对苯与2-丁烯烷基化反应进行了热力学计算,得到不同反应温度下的焓值、吉布斯自由能和反应平衡常数,并研究了温度、反应物摩尔比以及原料中杂质对该反应热力学平衡的影响。结果表明：在此反应体系下,生成叔丁基苯的平衡转化率最大,更易发生;升高温度和提高反应物物质的量比,均有利于增大热力学平衡时仲丁基苯选择性;2-丁烯原料中杂质对烷基化基本无影响。     

醋酐合成的化学平衡计算

用热力学的方法研究了醋酸甲酯及甲醇合成醋酐的反应.计算了反应温度对化学平衡常数的影响,温度、原料配比和压力对反应的平衡转化率和平衡组成的影响.为醋酐合成最佳工艺条件的选择和催化剂的改进提供了依据.     

CH4／CO2体系化学气相淀积金刚石的非平衡定态相图计算

用非平衡热力学耦合模型首次获得了由ＣＨ４／ＣＯ２体系化学气相淀积金刚石的相图。该相图与用经典平衡热力学得 结果不同,相图中出现了１个金刚石的生长区,相图中的金刚石生长区是实现金刚石气相生长的热力学基础,它的存在体现了超平衡氢原子等激活粒子对石墨的激活和对金刚石的稳定作用。     

磷铁掺钴制备磷化二钴的热力学研究

用"物质吉布斯自由能法"对磷铁掺钴制备磷化二钴进行了热力学研究.结果表明:在298～1600 K的范围内,FeP、Fe2 P与Co反应制备Co2 P可行,吉布斯自由能分别由-60.96、-27.55 kJ/mol升高至-33.40、-15.48 kJ/mol.对应反应的标准平衡常数与温度的关系分别为:lg Kθ1=34...     

最小能量函数法求解多元相平衡

根据孤立系统平衡时熵最大原理,利用已有的优化工具包,在一定温度和压力下,使系统吉布斯自由能最小化,求解多元相平衡问题.作为实例,给出了绿色制冷剂R32与R134a混合体系在不同压力(20 kPa～5MPa)下平衡组分的计算结果;该结果同已有的实验数据吻合.由于该方法的基础性和一般性,有望成为包括流体流动、浓度扩散、物质相变以及化学反应在内的复杂过程的统一的热力学处理方法.     

碳酸二甲酯和碳酸二乙酯合成碳酸甲乙酯的热力学分析

为了得到碳酸二甲酯(DMC)和碳酸二乙酯(DEC)酯交换合成碳酸甲乙酯(EMC)反应的热力学数据,用Benson基团贡献法计算了相关物质的标准摩尔生成焓、吉布斯自由能和摩尔定压热容.计算了300～1 000 K温度范围内,该反应的焓变、自由能变、平衡常数和平衡转化率.结果表明:由DMC和DEC酯交换合成EMC的反应的自由能变在300～1 000 K范围内均为负值,因此是热力学上可自发进行的反应.随着温度的升高,反应的自由能变逐渐减小,因此高温有利于反应的进行.但即使在1 000 K时,反应的平衡常数也仅为33.20,这说明该反应自发进行的程度不高.     

反应物粒度对化学反应平衡常数的影响

在纳米颗粒化学反应热力学理论模型的基础上,以纳米氧化铜与硫酸氢钠溶液的反应体系为例,研究了纳米氧化铜颗粒的粒度对其化学反应平衡常数的影响规律。研究结果表明:在纳米氧化铜作为反应物的高分散多相反应体系中,平衡常数不仅是温度的函数,而且还与反应物(或产物)分散相的粒度有关;以纳米氧化铜颗粒为反应物,其粒度对化学反应平衡常数有很大影响,即随着反应物颗粒的粒度减小,化学反应的平衡常数增大;实验结果与理论分析的规律一致。     

醋酐合成的化学平衡计算

用热力学的方法研究了醋酸甲酯及甲醇合成醋酐的反应，计算了反应温度对化学平衡常数的影响，温度、原料配比和压力对反应的平衡转化率和平衡组成的影响，为醋酐合成最佳工艺条件的选择和催化剂的改进提供了依据。     

等离子体法降解汽车尾气中NOx平衡计算

对汽车发动机内燃烧平衡做热力学平衡计算，得到的NOx结果与实际检测值基本一致，然后计算了等离子发生发器裂解汽汪后产生的CO和H2加入发动机后的热力学平衡，得到在发动机内燃烧温度下的NOx结果，结果表明，通过等离子体法裂解部分汽油可大幅度降低尾气中NOx的含量，当汽缸最大工作压力为40atm，工作温度为2200K，汽油与氧化比值为1：15．1时，以汽缸燃烧1摩尔汽油为基准，等离子体发生器裂解0．1摩尔汽油可使尾气中NOx含量降低到100ppm左右而CO浓度不大于100ppm，裂解0．2摩尔汽油可使尾气中NOx含量降低到45ppm以下，同时CO浓度低于65ppm。