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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PAGE1
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:
Aspe
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