《异丁烯水合平衡转化率和动力学的初步研究》由会员分享，可在线阅读，更多相关《异丁烯水合平衡转化率和动力学的初步研究（7页珍藏版）》请在金锄头文库上搜索。
1、第 null 期 合 成 工 业 nullnull null nullnull一胶一橡一一nullnullnullnull null null null null nullnull nullnullnull null null null null nullnullnull nullnull ! # # nullnull null ! null !# %null null ! null null nullnull null ! ! # nullnull null null null null一 null null 一 null nullnull null nullnull null null n
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11、究院化学 工程室 )通过热力学分析, 关 联出了异丁烯水合反应平衡转化率与温度 的关 系式 , 并将计算结果与实验结果进行了对比 , 在 1.7 升管式反应器中研究了水合反应动力学 , 将实验数据用拟均相一级可逆反应动力学模型拟合 , 得到了异丁烯转 化的速度方程一 r 二 e 21 4 0 8 一 1 7 8 4 0 / ( R T ) e, 一 e 30 7 2 9一 26 4 1 0 八R T ) e :B通过水合反应从 C 馏分中 分 离 异 丁烯 , 由于水和 异丁烯的互溶度很小 , 故在以强酸性离子交换树脂作催化剂时 , 工业规模中异丁烯转化率仅为 50 % 。 V ij a i
12、等 人 曾进行了互溶条件下水合反应动力 学 的 研究。为了提高水合分离异丁烯的转化率, 我们参照文献2在水中添加适量 溶 剂 的 方法, 采用了溶剂树脂法分离异丁烯工艺 。 在水和 溶剂重量比为 ( 50一30 ) : ( 50一70)、C、 和原料水相 体积比 为 1 : ( 3一5 ) 、 反应压力为 20 公斤/厘米 “ 、 反应温 度为 50 一90 的条件下, 以强 酸 阳 离子 732 型树脂作催化剂 , 于 1.7 升管式反应器 中进行 了水本 文于 1984年 7 月28 日收到 。合 成 橡 胶 工 业 竿 7 卷合反应的条件实验 。 类验表 明, 在 C , 、 水和溶剂基
13、本为均 相 时 , 在 80 一90 下, 停留时间大于 40 分时 , 反应即接近平衡 , 异丁烯转化率可达到 90 % 以上。 实验还 表 明 ,在溶剂树脂法巾, 除水 与异丁烯反应生成叔丁醇外 , 溶剂也与异丁烯发生反应; 二者均为可逆反应 , 副反应的选 择 性 约 为 15 % ,若原料中含有少是副产物即可抑制副反应发生 。基于 开发和 放大反应器等目标, 我们通过热力学分析 , 计算了水合反应的化学平衡常数和转 化率 , 还利用计算和实验的结果 ,分析了可逆反应的动力学 , 并得到了动 力学模型; 考虑到在术实验的溶剂用量范围内副反应对异丁烯平衡转化率影响很小, 可以忽略不计 ,
14、故木文将着重讨论水与异丁烯的反应。异 丁 烯 水 合 反 应 的化 学 平 衡 常 数一、 液相反应的标准反应 自由能和 化学平衡常数异丁烯的水合反应是在液相 中进行的,其热力学关系为 3 I n K: 。 , K = 一 八G K , 。 。( l ) / (刀T ) ( 1 )KT = x3/ (x , 二2 ) a3/(a ;aZ)二 凡戈 。/ (x , x Z ) ( 2 )式中 , K 为温度 T K 时的平衡常数, 么G Z。 : K(l ) 为液相反应时 的标准反应 白 由 能; xl、x Z 、 x 3 分别为反应达到平衡时 异 丁 烯 、 水和叔丁醇的摩尔分数 , a :
15、、 a Z 、 a 3 分 别 为上述各物质的活度系数 ( 下标 1, 2 , 3 含义全 文均 相 同 ) ; K 。 为 活 度 系 数 比 。Co 3 o H o B 等人 的研究结果说明 , 凡 与溶剂的用量关系不大 , 万 交录等人 r片 1 在研究异丁烯和 甲醇反应时 , 计算得到 厂 。 、 1一1.5, 对预测异丁烯的平衡 转 化率 影 响 很小。 我们取 K := 1 。反应 自由能与反应物和生戍物的2仁成自由能关系为A G 。 。 , K ( l ) = A G : 。 : K ( l ) 3 一 八口: 。 : 、 ( / ) 2 +八G Z 。 。 ( l ) , (
16、3 )式中 八G Z。 。以l) , _ 3 为 298 K 下 各物质液 态时的生成 自由能 。根据文献6 、 7中所列液态 和 气态异丁烯的热容 C , ( l ) , 和 C 。( g ) , , 以 及 液态水和 叔丁醇的热 容 C p(l ):和 C p(l ):, 用 多项式回归得各物质的热容和温度的关系为C p(l) , = 一 1 9 2 . 2 7 4 + 2 . 1 0 8 T 一0 . O O 6 7 9 1 r “ + 7.5 7 3 9 又 I n 一 6 于sC p(l) 2 = 18 .0 0C P(l) : 二 6 2 . 9 6 一 0 . 1 6 7 6 T + 3 . 8 5 7 义1 0 一 T ZCp( g ), = 3 . 8 3 4 + 6 . 6 9 8 X I O 一 ZT 一2 。 6 0 7 x 1 06T2 +2.1 7 3 义 1 0 一 9 T 3气态叔丁
