兰州石化5万吨甲基丙烯酸甲酯项目8-反应动力学说明.docVIP

反应动力学说明

府学路18号团队

2018年“东华科技-陕鼓杯”第十二届全国大学生化工设计竞赛

兰州石化5万吨/年甲基丙烯酸甲酯项目

反应动力学说明

团队名称：府学路18号团队

团队成员：陈弘男曾辉陈钊宜要馨惠晏燕

指导老师：黄星亮孟祥海王成秀杜巍徐建

2018年8月

目录

TOC\o1-3\h\z\u1、异丁烯水合反应动力学1 1

2、异丁烯水合反应动力学2 3

3、叔丁醇脱水反应动力学1 4

4、叔丁醇脱水反应动力学2 7

5、异丁烯氧化反应动力学 8

6、甲基丙烯醛氧化酯化反应动力学 9

府学路18号团队PAGE10

1、异丁烯水合反应动力学1

异丁烯水合预平衡反应器反应动力学取自文献《InhibitionbyProductintheLiquid-PhaseHydrationofIsobutenetotert-ButylAlcohol:KineticsandEquilibriumStudies》（Ind.Eng.Chem.Res.1988,27,2224-2231）。反应动力学表达式如下：

式中：CB—异丁烯浓度，koml/m3；

CW—水浓度，kom/m3；

CA—叔丁醇浓度；koml/m3.

Aspen输入截图如下：

（1）反应动力学因子

经过单位换算：

输入：

图1-1反应动力学因子输入

（2）推动力项

经过单位换算，逆反应推动项：

图1-2逆反应推动项

正反应推动项：

正反应推动项式中表达式为：

图1-3正反应推动项

（3）吸附项

输入：

图1-4吸附项输入

2、异丁烯水合反应动力学2

异丁烯水合反应精馏塔动力学取自文献《异丁烯水合平衡转化率和动力学的初步研究》（合成橡胶工业，1984(06):425-431），动力学如下：

B为树脂交换当量，即单位体积或重量树脂中的交换基团所能交换的阴、阳离子克数（或克当量数），经查阅可知本项目使用的催化剂树脂交换当量为3.33mol/kg。

参数汇总见表2-1

表2-1动力学参数汇总表

项目

数值

k1，kmol/(kg·m3·s)

1.9832×109

k2，kmol/(kg·m3·s)

2.1531×1013

E1，kcal/mol

17840

E2，kcal/mol

26240

换算：

输入：

图2-1动力学输入

图2-2动力学输入

3、叔丁醇脱水反应动力学1

叔丁醇脱水预平衡反应器动力学取自文献《Kineticmeasurementontheisobutene/water/tert-butanolchemicalheatpump》（INTERNATIONALJOURNALOFENERGYRESEARCH,VOL.20,681-692(1996)）

（1）反应动力学因子

输入：

图3-1动力学输入

（2）推动项

正反应推动力：

图3-2推动力项输入

逆反应推动力：

图3-3逆反应推动力

（3）吸附项

吸附项：

输入：

图3-4吸附项输入

4、叔丁醇脱水反应动力学2

叔丁醇反应精馏塔动力学取自文献《叔丁醇催化精馏脱水制异丁烯模拟研究》（化学工程，2012,40(11):64-67），表达式如下：

式中：—正反应速率常数，；

—逆反应速率常数，；

—叔丁醇活度，；

—叔丁醇活度，；

—叔丁醇活度，；

—树脂催化剂交换当量，；

—催化剂质量，。

反应动力学参数汇总如表4-1.

表4-1反应动力学参数

项目

数值

k1，m3/(kg·s)

3.564×107

k2，m3/(kg·s)

1411

E1，kJ/mol

73.80

E2，kJ/mol

50.80

输入：

图4-1动力学输入

图4-2动力学输入

5、异丁烯氧化反应动力学

异丁烯氧化动力学取自文献《StudyontheEffectofNickelDopingonMo-BiBasedCatalystforSelectiveOxidationofIsobutenetoMethacrolein》（Int.J.Chem.React.Eng.2016;14(1):105–112），动力学方程如下：

换算如下：

Aspen输入如下：

图5-1动力学输入

6、甲基丙烯醛氧化酯化反应动力学

甲基丙烯醛氧化酯化反应动力学取自文献《甲基丙烯醛一步氧化酯化制备甲基丙烯酸甲酯》（过程工程学报，2004(06):508-512），反应动力学如下：

换算后得：

Asp