第一章思考題答案-文庫吧資料
2025-06-24 14:03本頁面
【正文】 和催化劑分別處于有機相和水相中，通過簡單的相分離就可將催化劑與產(chǎn)物分開。目前，廣泛研究的兩相催化體系包括水/有機兩相催化體系和氟/有機兩相體系。兩相催化主要指在某個液相或液液兩相界面發(fā)生的催化反應(yīng)。液液兩相催化技術(shù)就是針對過渡金屬配位催化劑的上述缺陷應(yīng)運而生的。這類催化劑的特點是可與反應(yīng)物均勻混合，因而催化活性高；可根據(jù)反應(yīng)類型調(diào)變配體，因而催化劑的選擇性高；反應(yīng)條件溫和。固體酸的種類有無機固體酸，包括簡單和混合氧化物、雜多酸、分子篩、金屬硫酸鹽和磷酸鹽、負(fù)載型無機酸等；有機酸，主要是離子交換樹脂。但是，這類酸催化反應(yīng)都是在均相條件下進(jìn)行，與非均相相比，存在許多問題，如催化劑不易與原料和產(chǎn)物分離，產(chǎn)生大量酸性廢水廢渣，設(shè)備嚴(yán)重腐蝕等。所謂液體酸催化劑是指氫氟酸、硫酸、磷酸等無機酸，習(xí)慣上AlCl3也包括于此。除上述綠色溶劑外，無溶劑固態(tài)和液態(tài)反應(yīng)也得到了廣泛重視。離子液體作溶劑的優(yōu)點：①離子液體無味、不燃，其蒸氣壓極低，因此可用在高真空體系中，同時可減少因揮發(fā)而產(chǎn)生的環(huán)境污染問題；②離子液體對有機和無機物都有良好的溶解性能，可使反應(yīng)在均相條件下進(jìn)行，同時可減少設(shè)備體積；③可操作溫度范圍寬（40~300℃），具有良好的熱穩(wěn)定性和化學(xué)穩(wěn)定性，易與其他物質(zhì)分離，可循環(huán)利用；④表現(xiàn)出Brǒnsted、Lewis、Franklin酸的酸性，且酸強度可調(diào)。s有效擴散系數(shù)/m2 常溫水、過熱水和超臨界水的物理性質(zhì)性質(zhì)常溫水過熱水超臨界水溫度/℃壓力/MPa介電常數(shù)氫的溶解度/mg/L1氧的溶解度/mg/L1密度/kg傳遞性質(zhì)和可混合性是決定反應(yīng)速率和均一性的重要參數(shù)，超臨界水的高溶解能力、高擴散性和低黏度，使得超臨界水中的反應(yīng)具有均相、快速，且傳遞速率快的特點。由表中數(shù)據(jù)可看出，超臨界水的擴散系數(shù)比常溫水高近100倍；黏度大大低于常溫水；密度大大高于過熱水，而接近常溫水。另外，由于鹽類不溶于超臨界二氧化碳，因此，不能用超臨界二氧化碳作離子間反應(yīng)的溶劑，或以離子催化的反應(yīng)溶劑。 超臨界二氧化碳的應(yīng)用實例應(yīng)用領(lǐng)域舉例化學(xué)反應(yīng)聚合反應(yīng)：丙烯酸及氟代丙烯酸酯的聚合、異丁烯的聚合、丙烯酰胺的聚合羰基化反應(yīng)DielAlder反應(yīng)酶催化反應(yīng)：油酸與乙醇的酯化、三乙酸甘油酯與（D,L）薄荷醇的酯交換CO2參加的反應(yīng)：CO2催化加氫合成甲酸及甲酸衍生物、CO2與甲醇合成DMC、COH2和NH(CH3)2合成DMF分離天然產(chǎn)物中有效成分的萃取和微量雜質(zhì)的脫除超臨界CO2反膠團(tuán)萃取，如蛋白質(zhì)、氨基酸的分離提純（牛血清蛋白的萃?。┙饘匐x子萃取及選擇性分離，如UO22+Th4+的萃取油品回收噴漆技術(shù)環(huán)境廢害物的去除其他清洗劑（機械、電子、醫(yī)療器械、干洗等行業(yè)用）滅火劑哈龍的替代物塑料發(fā)泡劑細(xì)顆粒包覆，如藥物、農(nóng)藥的微細(xì)化處理，超臨界二氧化碳適于作親電反應(yīng)、氧化反應(yīng)的溶劑，如烯烴的環(huán)氧化、長碳鏈催化脫氫、不對稱催化加氫、不對稱氫轉(zhuǎn)移還原、Lewis酸催化酰化和烷基化，高分子材料合成與加工的溶劑和萃取劑。超臨界二氧化碳溶劑的另一個優(yōu)點是：其可以通過簡單蒸發(fā)成為氣體而被回收，重新作為溶劑循環(huán)使用，且其汽化熱比水和大多數(shù)有機溶劑都小?！妫俏墨I(xiàn)上所介紹過的超臨界溶劑臨界點最接近常溫的，也比較適中。理想的可用作溶劑的是超臨界二氧化碳和水。① 超臨界流體對有機物溶解度大，可使反應(yīng)在均相條件下進(jìn)行，消除擴散對反應(yīng)的影響；② 超臨界流體的溶解度、黏度、介電性能等性質(zhì)主要取決于其密度，而超臨界流體的密度是溫度和壓力的強函數(shù)，因此可通過調(diào)節(jié)溫度或壓力改變反應(yīng)的選擇性，或改變反應(yīng)體系的相態(tài)，使催化劑和反應(yīng)產(chǎn)物的分離變得簡單；③ 對有機物的溶解能力強，可溶解導(dǎo)致催化劑失活的有機大分子，延長催化劑壽命；④ 超臨界流體的低黏度、高氣體溶解度和高擴散系數(shù)，可改善傳遞性質(zhì)，對快速反應(yīng)，特別是擴散控制的反應(yīng)和有氣體反應(yīng)物參與的反應(yīng)及分離過程十分有利。s(~)103~(1~3)105~(~)103(1~9)105~(~)105(~)103根據(jù)超臨界流體是否參與反應(yīng)，可將超臨界化學(xué)反應(yīng)分為反應(yīng)介質(zhì)處于超臨界狀態(tài)和反應(yīng)物處于超臨界狀態(tài)兩大類，前者占大多數(shù)，后者研究的較少。cm3擴散系數(shù)/cm2超臨界流體的密度接近于液體，具有與液體相當(dāng)?shù)娜芙饽芰?，可溶解大多?shù)有機物；黏度和擴散系數(shù)類似于氣體，可提高溶質(zhì)的傳遞速率。特別是對于貴重金屬催化劑，對降低成本作用更為顯著。它是催化劑組分中含量最多的一種組分，也是催化劑不可缺少的組成部分。（3）載體載體是把催化劑活性組分和其它物質(zhì)載于其上的物質(zhì)。單獨的鋼對甲醇的合成無活性，當(dāng)它與氧化鋅、氧化鉻組合時，就成為合成甲醇的良好助催化劑。在鎳催化劑中加入Al2O3和MgO可以提高加氫活性。（2）助催化劑助催化劑是催化劑中的少量物質(zhì)，這種物質(zhì)本身沒有催化性能，但能提高活性：組分的活性、選擇性、穩(wěn)定性和抗毒能力，一般稱為助催化劑(又稱添加劑)。（1）活性組分——主催化組分活性組分指的是對一定化學(xué)反應(yīng)具有催化活性的主要物質(zhì)，一般稱為該催化劑的活性組分或活性物質(zhì)。5. 簡述催化劑的化學(xué)組成與性能關(guān)系。催化劑的這一特性在有機化學(xué)領(lǐng)域中起了非常重要的作用，因為有機反應(yīng)體系往往同時存在許多反應(yīng)，選用合適的催化劑，可使反應(yīng)向需要的方向進(jìn)行。因此，對于那些受平衡限制的反應(yīng)體系，必須在有利于平衡向產(chǎn)物方向移動的條件下來選擇和使用催化劑。即當(dāng)反應(yīng)體系的始末狀態(tài)相同時，無論有無催化劑存在，該反應(yīng)的自由能變化、熱效應(yīng)、平衡常數(shù)和平衡轉(zhuǎn)化率均相同。因此催化劑在生產(chǎn)過程中可以在較長時間內(nèi)使用。解：⑴ 計算基準(zhǔn)為每小時生產(chǎn)多少千摩爾產(chǎn)品 ⑵ 化學(xué)反應(yīng)式 ⑶ ，參加反應(yīng)的乙苯量為 需要加入的乙苯量為 未參加反應(yīng)的乙苯量為 過程需加入水蒸氣量為 需要消耗98%的乙苯量為 其中甲苯含量為 （5663kg/h）其中轉(zhuǎn)化為苯乙烯
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