化学工艺的共性知识教学课件.ppt

* 共同特点：在生成聚合物的同时，伴随有小分子化合物生成，即单体单元与单体分子相比要少一些原子。 * * 书上讲“单体至少必须含有三到四个双键”的提法不正确，只要单体含有一对共轭双键即可进行Diels-Alder加成聚合，如环戊二烯。 * 逐步聚合反应根据所得产物的分子形态的不同的可分为线型逐步聚合和 非线型逐步聚合；线型逐步聚合又可根据反应的热力学性质的不同可分为平衡线型逐步聚合和不平衡线型逐步聚合。 （1）线型逐步聚合反应 参与反应的单体只含两个功能基（即双功能基单体），聚合物分子链只会向两个方向增长，生成线形高分子。 * * * * * * * 注意反应程度P与单体转化率的区别，反应程度是相对于功能基而言，转化率是相对单体而言。 功能基摩尔比规定必须小于或等于1，即若两种功能基数目不等时，量少功能基总处于分子。 * 根据聚合度的定义（聚合物分子所含单体单元的数目），由于每一个单体分子发生聚合反应时生成一个对应的单体单元，因此体系中所含的单体分子总数就是反应后聚合物所含单体单元的总数，数均聚合度即平均每个高分子所含的单体单元数目，因此就等于起始单体分子总数除以所生成的聚合物分子总数。 关系推导： 由于每一个单体分子含两个功能基，因此单体分子总数等于功能基总数除以2； * 对于线型聚合而言，由于每个聚合物分子的两端都会各带一个未反应功能基，未反应的单体也可看成是聚合度为一的一聚体，因此聚合物分子数就等于未反应功能基的一半。 因此数均聚合度等于起始单体分子总数除以生成的聚合物分子总数 * 由数均聚合度与单体单元分子量的乘积可求得数均分子量，单体单元的分子量的计算分两种情况： 均缩聚： 混缩聚： * * * * * * * 聚合产物的分子量可以通过调节反应程度P和功能基摩尔比r来调控，但由于聚合物分子末端含有未反应的功能基，这些功能基在适当的条件下可进一步发生反应而使分子量发生变化，失去稳定性，从而影响聚合物性能的稳定性，因此必须使聚合物的分子量稳定化。 分子量的稳定化主要通过“封端”来实现； 封端途径： A. 调节功能基摩尔比，使其在能获得符合使用要求分子量聚合物的前提下，适当地偏离等摩尔比 ，这样就使得分子链末端带较多的过量的功能基，降低其反应性； 2.4 反应条件对化学平衡和反应速率的影响 浓度的影响 根据反应平衡移动原理，反应物浓度越高，越有利于平衡 向产物方向移动。当有多种反应物参加反应时，往往使价廉 易得的反应物过量，从而可以使价贵或难得的反应物更多地 转化为产物，提高其利用率。 压力的影响 一般来说，压力对液相和固相反应的平衡影响较小。对气相反应的影响要考虑。 2.5 催化剂的性能及使用 作用： 提高反应速率和选择性 改进操作条件 有助于开发新的反应过程 消除污染，开发能源 2.5 催化剂的性能及使用 催化剂的定义 在一个反应系统中因加入了某种物质而使化学反应速率明显加快，但该物质在反应前后的数量和化学性质不变。 催化剂的三个基本特征 催化剂是参与了反应的，但反应终了时，催化剂本身未发 生化学性质和数量的变化。 催化剂只能缩短达到化学平衡的时问，但不能改变平衡。 催化剂有选择性，特定的催化剂只能催化特定的反应 2.5 催化剂的性能及使用 催化剂的分类 按物相均一性分： 均相催化剂、非均相催化剂 按反应类别分： 加氢、脱氢、氧化、裂化、水合、 聚合、 烷基化、异构化等 按反应机理分： 氧化还原型催化剂、酸碱催化剂等； 按使用条件下物态分：金属、氧化物、硫化物、酸、碱、络合物和生物催化剂等 2.6 反应过程的物料衡算和热量衡算 2.6.1衡算意义与用途 进行方案比较，参数值确定的基本方法 化工设计的基础 通过衡算，找出生产的薄弱环节，工艺参数值是否合理，提出生产的方向，提供设计数据。 2.6 反应过程的物料衡算和热量衡算 2.6.2衡算的依据： （1） 物料衡算的依据——质量守恒定律 进入系统的质量＝从系统出来的质量＋积累的质量 对连续稳定过程，系统中无积累的质量 , 进入系统的质量＝从系统出来的质量 （2） 热量衡算的依据——能量守恒定律 热力学第一定律 ΔU= Q- W ΔU为内能变化； Q为系统与环境交换的热量(规定由环境向系统传热，Q取+；系统向环境传热时，Q取-) W为系统与环境交换的功(规定由环境向系统作功,W取+；系统向环境作功时，W取-） 功包括体积功（膨胀功）和非体积功,化学反应一般不作非体积功 在封闭系统，无物料输入和输出，体积不变，不作体积功。即 封闭反应体系的热量衡算方程：