工艺学第四章概要.doc

液相中的化工处理过程 4.1 液相过程中反应和分离的一般特点 1液体均相反应器的形式与流动模型 离集：一种流体，其中不同的分子也可能是离集成微小的集团。 微态流体：流体中所有分子都以分子状态均匀分散。 宏观流态如果流体中所有分子都以离集态存在。 理想反应器： （1)全混流 （2)平推流 2 液体非均相反应的特点 （1）滴内扩散 （2）滴外扩散 3液相中的物质分离过程 （1）蒸馏 利用在同一温度下各组分的蒸汽压不同的性质进行分离的 （2）分子蒸馏 依据液体分子受热会从页面逸出，而不同种类分子逸出后在气 相中的运动平均自由程不同的性质来实现的。 （3）离子交换与吸附 利用离子交换树脂在交换塔中进行的。 （4）膜分离 在液相中最为成熟的是采用离子交换树脂的电渗析技术，扩散渗 析。 （5）萃取 液液萃取是指两个完全或部分不相溶的液相接触后，一个液相中的 溶质经过物理或化学作用转移到另一液相，或在两相中重新分配的过程。 4.2通用性的液相工艺形式--- 增塑剂DOP/DBP的液相催化合成 1增塑剂的作用机理与结构 机理 润滑理论 凝胶理论 如，增塑剂将PVC分子或分子链隔开，减小他们的作用力，增大了距离，促进了分子链间的运动，增强了PVC的塑性和可加工性 结构 极性基团，如酯基、氯、环氧基 非极性基团，如长链烷基 2 DOP/DBP工业生产原理 C+离子机理 催化剂 硫酸 负作用，脱水、氧化而副产醛、烯、醚以及硫酸酯，影响产品色泽和酸值 副反应 3硫酸催化酯化合成DOP工艺流程与控制 4 DOP等产品的连续化生产 酯化反应器 塔式反应器，塔式反应器结构复杂，紧凑，总投资较阶梯式串联反应器低。采用酸性催化剂时选用塔式反应器较合理。 阶梯式反应器，结构简单，操作方便；总投资较塔式反应器高，占地面积大，动力消耗也大。采用非酸性催化剂或不用催化剂时，因反应混合物停留时间长，选用阶梯式串联反应器较合适。 5邻苯二甲酸酯类增塑剂合成用催化剂进展 酸催化剂体系 质子H+去进攻单酯分子中羰基氧原子，形成正碳离子中间体，有利于醇分子中羟基氧原子进行亲核攻击，生成双酯 活性顺序为：硫酸对甲基苯磺酸苯磺酸2-萘磺酸氨基磺酸磷酸 活性高，反应温度低(150℃)，反应时间短 副反应多，后处理繁，废水量大，产品质量差（色泽差、酸值大、体电阻率小、电导率及介电损耗高），设备腐蚀严重。 非酸催化剂体系 钛酸酯类催化剂 铝酸钠催化剂 金属氧化物催化剂 离子交换树脂催化剂 低级烷基磺酸酯催化剂 茂基三卤化钛茂基二卤代钛催化剂 氢氧化亚锡Sn(OH)2催化剂 固体超强酸SO42-/MxOy催化剂 非酸催化剂特点 原料利用率高 催化剂的活化温度高于硫酸法 回收醇使用时间长，原料醇质量适应性强。 废水量小，水质好，处理简单 热能利用率高。 对设备条件要求高，腐蚀小 4.3 非均相液相体系——氯乙烯悬浮聚合工艺 1 氯乙烯聚合与悬浮的基本原理 （1）链引发 引发剂产生一个活性种，然后引发链式聚合。 链增长 自由基进攻单体的双键，是派键打开的，形成新的活性中心，多 次重复进行，使活性链连续增长 链终止 由适当的反应使活性中心消灭，从而使聚合链停止增长。 悬浮剂 水溶性有机高分子聚合物的分散剂中有合成高分子，也有天然高分子。 非水溶性无机粉末包括碳酸镁，碳酸钙，碳酸钡，碳酸钙等。 2 氯乙烯聚合动力学分析 氯乙烯悬浮聚合 间歇操作 动态特性，转化率、聚合速率、放热速率、冷却水温度与流量、单体相与聚合富相的体积、压力等随时间的变化 低转化期，聚合速率随转化率增加而增加，即自动加速，自由基在单体相中的链终止是反应控制 临界转化率后，聚合速率随转化率增加而迅速下降，聚合物相中链终止是扩散控制 4.4 液相中的膜耦合过程——离子膜电渗析法制烧碱工艺 1 离子膜电解原理和基本流程 2 盐水的精制 一次精制 杂质 盐水中的主要杂质由原盐和卤水带来 Ca2+、Mg2+ 、Sr2+、Fe3+ 阳离子和重金属离子 F-、Br -、I-、SiO32-阴离子 NaOH、Na2CO3、Ba 2+、ClO-、ClO3-等 除杂 Ca2+ + CO32- → CaCO3↓ Mg2+ + 2OH- → Mg(OH)2↓ Mg(OH)2胶体能包住CaCO3晶状物使其沉降速度加快 Na2S可使重金属离子含量下降 BaCl2降低SO42-浓度 二次精制 （1）亚硫酸钠除去次氯酸钠 电解槽循环回来的含氯淡盐水含ClO-，会对二次精制设备造成危害 真空脱氯或在空塔