化學(xué)工藝學(xué)復(fù)習(xí)資料(編輯修改稿)
2024-08-21 17:17 本頁(yè)面
【文章內(nèi)容簡(jiǎn)介】 CO2+H2（吸熱）；CO+H2OCO2+H2（放熱）；副反應(yīng)：CH4C+H2（吸熱）2COC+CO2（放熱）CO+H2C+H2O（放熱）（反應(yīng)式應(yīng)該采用可逆符號(hào)，）（2）熱力學(xué)反應(yīng)條件：1）溫度的影響。甲烷與水蒸氣反應(yīng)生成CO和H2是吸熱的可逆反應(yīng)，高溫對(duì)平衡有利。高溫對(duì)一氧化碳變換反應(yīng)的平衡不利，可以少生成二氧化碳，但是，溫度過(guò)高，會(huì)有利于甲烷裂解，會(huì)大量析出碳，并沉積在催化劑和器壁上。2）水碳比的影響。水碳比對(duì)于甲烷轉(zhuǎn)化影響重大，高的水碳比有利于CO及H2的生成，同時(shí)高水碳比也有利于抑制析碳副反應(yīng)。3）壓力的影響。甲烷蒸汽轉(zhuǎn)化反應(yīng)是體積增大的反應(yīng)，低壓有利平衡，低壓也可抑制一氧化碳的兩個(gè)析碳反應(yīng)，但是低壓對(duì)甲烷裂解析碳反應(yīng)平衡有利，適當(dāng)加壓可抑制甲烷裂解。壓力對(duì)一氧化碳變換反應(yīng)平衡無(wú)影響?？傊?，單從反應(yīng)平衡考慮，甲烷水蒸氣轉(zhuǎn)化過(guò)程應(yīng)該用適當(dāng)?shù)母邷?、稍低的壓力和高水碳比。?）動(dòng)力學(xué)反應(yīng)條件：1）溫度的影響。溫度升高，反應(yīng)速率常數(shù)增大，因甲烷蒸汽轉(zhuǎn)化是吸熱的，平衡常數(shù)隨溫度的升高而增大，結(jié)果反應(yīng)速率也是增大的。2）壓力的影響。總壓增高，會(huì)使各組分的分壓也增高，對(duì)反應(yīng)初期的速率提高很有利。此外加壓尚可使反應(yīng)體積減少。3）水碳比的影響。CH4和H2O都是反應(yīng)物，CH4和太高而H2O太低，或者CH4和太低高而H2O太高，都難以獲得高的反應(yīng)速度。水碳比的要在合適的范圍內(nèi)。36 加氫反應(yīng)和脫氫反應(yīng)對(duì)催化劑的要求：加氫催化劑：主要是第Ⅵ和第Ⅷ族的過(guò)渡元素。這些元素對(duì)氫有較強(qiáng)的親合力。脫氫催化劑要求：高的活性與選擇性；熱穩(wěn)定性好；化學(xué)穩(wěn)定性好；抗結(jié)焦、積炭能力強(qiáng)。脫氫反應(yīng)特點(diǎn)：脫氫反應(yīng)溫度高，要求催化劑的耐熱性好。金屬氧化物耐熱性?xún)?yōu)于金屬。39 加氫催化劑的類(lèi)型及特點(diǎn)：（1）金屬催化劑：金屬催化劑的優(yōu)點(diǎn)是活性高，在低溫下也可以進(jìn)行加氫反應(yīng)，適用于大多數(shù)官能團(tuán)的加氫反應(yīng)。其缺點(diǎn)容易中毒。（2）骨架催化劑：具有較高的活性，足夠的機(jī)械強(qiáng)度（3）、金屬氧化物催化劑：活性較低，故需要有較高的反應(yīng)溫度與壓力，以彌補(bǔ)活性差的缺陷（4）金屬硫化物催化劑：活性較低，需要較高的反應(yīng)溫度 （5）、金屬絡(luò)合物催化劑：優(yōu)點(diǎn)是：活性高、選擇性好，反應(yīng)條件溫和。其不足是催化劑和產(chǎn)物同一相，分離困難，特別是采用貴金屬時(shí)，催化劑回收顯得非常重要。40從熱力學(xué)分析影響催化加氫反應(yīng)化學(xué)平衡的因素：（1）溫度影響：加氫反應(yīng)的平衡常數(shù)隨溫度變化較大，當(dāng)反應(yīng)溫度較低時(shí)，平衡常數(shù)甚大，而當(dāng)反應(yīng)溫度較高時(shí)，平衡常數(shù)降低，但數(shù)值仍較大。（2）壓力影響 ：加氫反應(yīng)是分子數(shù)減少的反應(yīng)；增大反應(yīng)壓力，提高加氫反應(yīng)的平衡產(chǎn)率。（3）氫用量比：從化學(xué)平衡分析，提高反應(yīng)物H2的用量，可以有利反應(yīng)向右進(jìn)行，以提高其平衡轉(zhuǎn)化率，同時(shí)氫作為良好的載熱體，及時(shí)移走反應(yīng)熱，有利于反應(yīng)的進(jìn)行。41加氫反應(yīng)與脫氫反應(yīng)對(duì)催化劑的要求：1)對(duì)加氫催化劑的要求：a具有良好的活性及選擇性。b具有良好的熱穩(wěn)定性。c化學(xué)穩(wěn)定性好，能耐水蒸汽的作用。d良好的抗結(jié)焦性能，良好的再生性能。2) 脫氫催化劑要求：高的活性與選擇性；熱穩(wěn)定性好；化學(xué)穩(wěn)定性好；抗結(jié)焦、積炭能力強(qiáng)。脫氫反應(yīng)特點(diǎn)：脫氫反應(yīng)溫度高，要求催化劑的耐熱性好。42 甲醇作為化工原料，主要用于制備甲醛、對(duì)苯二甲酸二甲酯、鹵甲烷、炸藥、醫(yī)藥、染料、農(nóng)藥及其他有機(jī)化學(xué)產(chǎn)品。43催化脫氫反應(yīng)共有：（1）烷烴脫氫，生成烯烴、二烯烴及芳烴；（2）烯烴脫氫生成二烯烴；（3）烷基芳烴脫氫生成烯基芳烴 ；（4）醇類(lèi)脫氫可制得醛和酮類(lèi)四種類(lèi)型45 壓力對(duì)催化脫氫平衡的影響：脫氫反應(yīng)是分子數(shù)增加的反應(yīng)，從熱力學(xué)分析可知，降低總壓力，可使產(chǎn)物的平衡濃度增大。46 提高溫度對(duì)催化脫氫平衡的影響：乙笨脫氫反應(yīng)是可逆吸熱反應(yīng)，溫度升高有利于平衡轉(zhuǎn)化率提高，也有利于反應(yīng)速率的提高。而溫度升高也有利乙苯的裂解和加氫裂解，結(jié)果是隨著溫度的升高，乙苯的轉(zhuǎn)化率增加，二苯乙烯的選擇性下降。47 烴類(lèi)選擇性氧化過(guò)程的分類(lèi)：（1）反應(yīng)類(lèi)型分類(lèi)：①碳鏈不發(fā)生斷裂的氧化反應(yīng)（乙烯氧化生成EO）②碳鏈發(fā)生斷裂的氧化反應(yīng)（烷烴氧化反應(yīng)生成醇）③氧化縮合反應(yīng)（丙烯氨氧化生成丙烯睛）（2）反應(yīng)相態(tài)分類(lèi)：均相催化氧化；醛乙氧化制醋酸；非均相催化氧化。（正丁烷氣相催化氧化制順酐；乙烯環(huán)氧化制環(huán)氧乙烷）48催化氧化反應(yīng)有何共性：1強(qiáng)放熱反應(yīng)（注意取熱）2完全氧化時(shí)的熱效應(yīng)約為部分氧化時(shí)的8~10倍3反應(yīng)不可逆，理論轉(zhuǎn)化率100%4保證選擇性，控制氧化深度5氧化途徑復(fù)雜多樣（烴類(lèi)最終氧化產(chǎn)物是CO2和H2O）6過(guò)程易燃易爆。49烴類(lèi)選擇性氧化反應(yīng)的特征有四個(gè)：（1）反應(yīng)放熱量大。氧化反應(yīng)是強(qiáng)放熱反應(yīng)，氧化深度越大，放出的反應(yīng)熱越多，完全氧化時(shí)的熱效應(yīng)約為部分氧化時(shí)的8~10倍。（2）反應(yīng)不可逆。對(duì)于烴類(lèi)和其他有機(jī)化合物而言，氧化反應(yīng)的，因此，為熱力學(xué)不可逆反應(yīng)，不受化學(xué)平衡限制，理論上可達(dá)100%的單程轉(zhuǎn)化率。但對(duì)許多反應(yīng)，為了保證較高的選擇性，轉(zhuǎn)化率須控制在一定范圍內(nèi)，否則會(huì)造成深度氧化而降低目的產(chǎn)物的產(chǎn)率。（3）氧化途徑復(fù)雜多樣。烴類(lèi)及其絕大多數(shù)衍生物均可發(fā)生氧化反應(yīng)，且氧化反應(yīng)多為由串聯(lián)、并聯(lián)或兩者組合而形成的復(fù)雜網(wǎng)絡(luò)，由于催化劑和反應(yīng)條件的不同，氧化反應(yīng)可經(jīng)過(guò)不同的反應(yīng)路徑，轉(zhuǎn)化為不同的反應(yīng)產(chǎn)物。（4）過(guò)程易燃易爆。烴類(lèi)與氧或空氣容易形成爆炸混合物50常見(jiàn)的非均相催化氧化反應(yīng)機(jī)理有：（1）氧化還原
范文總結(jié)相關(guān)推薦
鄂ICP備17016276號(hào)-1