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4-甲基-2-(α-甲基苄基)酚铷钾萃取反应机理及热力学研究

化学工程杂志|冯振华; 安莲英; 汪本高 成都理工大学材料与化学化工学院; 四川省地质矿产勘查开发局成都综合岩矿测试中心
【摘 要】

为使卤水中的铷钾得到有效分离,文中研究了4-甲基-2-(α-甲基苄基)酚/脱芳溶剂油在碱性溶液中萃取铷、钾中的反应机理。通过考查分配比与p H值以及萃取剂浓度的关系,采用斜率法与饱和容量法测得了萃合物的组成为MOR·2ROH(M为K~+或Rb~+),确定了萃取反应方程式,证明了该萃取反应为阳离子交换机理,求得表观平衡常数K(Rb)=30.20,K(K)=14.79。通过考查分配比与温度的关系,求得萃取熵ΔS(Rb)=-128.94 J/(K·mol),ΔS(K)=-85.83 J/(K·mol);萃取焓ΔH(Rb)=-29.49 kJ/mol,ΔH(K)=-18.59 kJ/mol;吉布斯自由能ΔG(Rb)=-8.31 kJ/mol,ΔG(K)=-6.57 kJ/mol,证明萃取反应为放热反应,铷的萃取能力大于钾。

【关键词】

化学工程 文档目录

化学工程杂志能源化工

CO2-[emim][Tf2N]吸收-喷射CCHP性能研究

摘要:为解决当下有关低品位热驱动CO2吸收-喷射式冷热电联供(CCHP)系统研究较少的现状,基于能量守恒和质量守恒原理对工质对为CO2-[emim][Tf2N]的吸收-喷射式CCHP系统建立了相关热力学模型,使用模型计算了不同气体加热器热源入口温度、气体冷却器入口水温、余热回收器入口水温及喷射器背压下,系统的循环制冷量Qe、膨胀机输出功Wexp、供热量Qhe、制冷系数COP、热效率ηthm及效率ηexg的变化趋势。结果表明:随着气体加热器热源温度的升高,系统的Qe,ηthm,ηexg均升高;低气体冷却器入口水温及低余热回收器入口水温均有利于系统性能的提升;喷射器背压升高,系统的Qhe,Wexp,Qe均升高。
1-4
化学工程杂志传质过程及设备

4-甲基-2-(α-甲基苄基)酚铷钾萃取反应机理及热力学研究

摘要:为使卤水中的铷钾得到有效分离,文中研究了4-甲基-2-(α-甲基苄基)酚/脱芳溶剂油在碱性溶液中萃取铷、钾中的反应机理。通过考查分配比与p H值以及萃取剂浓度的关系,采用斜率法与饱和容量法测得了萃合物的组成为MOR·2ROH(M为K~+或Rb~+),确定了萃取反应方程式,证明了该萃取反应为阳离子交换机理,求得表观平衡常数K(Rb)=30.20,K(K)=14.79。通过考查分配比与温度的关系,求得萃取熵ΔS(Rb)=-128.94 J/(K·mol),ΔS(K)=-85.83 J/(K·mol);萃取焓ΔH(Rb)=-29.49 kJ/mol,ΔH(K)=-18.59 kJ/mol;吉布斯自由能ΔG(Rb)=-8.31 kJ/mol,ΔG(K)=-6.57 kJ/mol,证明萃取反应为放热反应,铷的萃取能力大于钾。
10-13
化学工程杂志化工热力学

非甾体抗炎药中间体甲酯化反应的热力学分析

摘要:以丙酸和含不同对位取代基的非甾体抗炎药中间体2-苯丙酸为模型化合物,以其与甲醇的酯化反应为探针反应,采用Joback和Benson基团贡献法计算了模型化合物的基础热力学数据和探针反应的标准摩尔反应焓、标准摩尔反应熵、标准摩尔反应Gibbs函数、标准平衡常数以及平衡转化率,并依此分析了温度、压力、醇酸比以及模型化合物的结构对热力学数据的影响。结果表明:探针反应均为自发过程;升温不利于反应的正向进行,而增压有利于增大反应的平衡常数和转化率;增大醇酸比可以提高反应的转化率;水分对酯化反应平衡转化率的影响较小,而邻近羧基的基团效应则对酯化反应的影响较大;对于含有结构繁杂或基团贡献值缺失的对位取代基的2-苯丙酸类化合物,均可用2-苯丙酸的热力学数据代替进行甲酯化反应的热力学分析。
29-34
化学工程杂志煤化工

基于效率的煤制SNG系统优化

摘要:煤制天然气(SNG)系统变换单元(WGS)和甲烷化单元(METH)对系统的效率有较大的影响。为提高WGS-METH单元(包括变换单元、酸气去除单元、甲烷化单元)的效率,在通用代数建模平台(GAMS)上建立了以为目标函数的非线性模型(NLP),对WGS-METH单元的操作条件和热回收进行了同步优化,对METH循环率对WGS-METH单元效率的影响进行了敏感性分析。结果显示:WGS旁通率为0、METH循环率为0.784、METH分流率为1时,WGS-METH单元效率最高,为85.09%。WGS-METH单元的效率随METH循环率先增加后减少,最优循环率为0.784,循环率较优操作区间为0.725—0.825。
52-57
化学工程杂志化工工艺

响应曲面法优化软锰矿还原浸出的工艺

摘要:使用亚硫酸钠作为还原剂,在酸性条件下还原浸出软锰矿。通过基于中心组合设计的响应曲面法对酸矿比、温度和亚硫酸钠用量的工艺参数进行研究与优化,获得了二阶多项式模型。研究表明:在酸矿比0.36 m L/g、温度62℃、亚硫酸钠用量为理论量的1.24倍的最佳优化条件下,锰、铁浸出率模型预测值分别为96.34%和1.26%,锰和铁的实验平均浸出率为96.61%和1.37%,两者偏差较小,优化方案可信。
72-78
化学工程杂志节能减排

MRC工艺中混合冷剂设计参数与配比的优化

摘要:为了降低天然气液化厂冷剂用量以达到节能降耗的目的,文中通过响应面分析法对中、高压制冷剂的运行工艺参数进行优化,在此基础上,采用Aspen HYSYS软件中的序贯二次程序法对冷剂配比进行了优化,得到了冷剂的最佳工艺参数和最优混合冷剂配比。结果表明:冷剂的最佳工艺参数为中压冷剂压力1 890 k Pa,高压冷剂压力3 800 k Pa,中压冷剂温度36℃,高压冷剂温度36℃,预测的最小单位能耗为391.104 k W·h/t,并通过现场实际生产验证了其可靠性。最优的冷剂摩尔配比为:N27.0%,CH425.0%,C2H432.4%,C3H818.7%,i-C5H1216.9%。在混合冷剂最优条件下,天然气液化装置中冷量利用率提高16.56%,冷剂循环量较优化前降低12.86%,生产每t液化天然气能耗降低7.61%。
1-6
化学工程杂志传质过程及设备

不同轻重比例的十字旋阀塔板压降的实验研究

摘要:在直径为1 000 mm、板间距600 mm、内置4块塔板的不锈钢圆塔中,以空气-水为介质,对十字旋阀塔板的压降进行了实验研究。在相同开孔率15.52%下,考察了3个液流强度和3个堰高条件下,对不同轻重比例(100%,86%,70%,50%,0)十字旋阀塔板压降的影响。结果表明:相同液流强度和堰高条件下,不同轻重比例塔板压降的关系是0>50%>70%>86%>100%;相同轻重比例和堰高条件下,液流强度越大,塔板压降越大;相同轻重比例和液流强度条件下,堰高越大,塔板压降越大;这3种因素导致的塔板压降差异均随着阀孔动能因子F0的增大而逐渐缩小。
15-20
化学工程杂志化工热力学

变温热源的有机朗肯循环性能分析

摘要:研究用于变温热源(烟气余热)动力回收的有机朗肯循环。考察了6种候选有机物工质和不同循环形式(如有无过热、有无回热)。系统净功、热效率、效率作为热力学指标,换热总能效(UA),透平尺寸因数(SP),透平等熵容积流速比(VFR)可大概反映系统尺寸和造价,作为技术经济性指标。采用Matlab编程,以最大净功为目标对循环进行了热力学优化和分析,并对最大净功下系统的经济性做了初步分析。结果表明:采用回热的循环输出更高净功。苯的简单循环输出最大净功,137.14 k W;庚烷的回热循环输出最大净功,156.71 k W。从技术经济性分析,在最大净输出功下,回热循环UA和VFR更小,SP差别不大。
37-42
化学工程杂志反应工程

无溶剂法烷基烯酮二聚体的制备及工艺改进

摘要:以三乙胺和硬脂酰氯为原料,采用无溶剂法制备了烷基烯酮二聚体(AKD),为了避免蒸馏法回收过量三乙胺所带来的高能耗,提出了一种新的工艺对AKD后处理过程进行改进,反应产物在热过滤除去三乙胺盐酸盐后,在低温下过滤得到AKD,所得滤液循环使用。研究了不同参数对反应收率和AKD纯度的影响,最佳反应温度为60℃,反应时间为1.5 h。当三乙胺和硬脂酰氯的摩尔比RTEA/STC>5时,尽管首次采用新鲜原料时反应收率较低,但并不影响后续的循环反应收率,循环反应收率可达86%,而且较高的原料配比可使反应在较低的黏度下进行。多次的循环实验表明,采用文中所提出的方法,操作易于控制、能耗低、反应条件温和,值得进行工业推广。
56-60
化学工程杂志生物化工

粒径相关的海藻酸盐/壳聚糖微球膜性能

摘要:粒径是评价微尺度凝胶载体性能的重要参数。文中以3种不同粒径(202,413,809μm)的海藻酸钙(Ca-Alg)凝胶珠为研究对象,以维生素B12(VB12)、牛血清白蛋白(BSA)和壳聚糖(CS)为模型分子,实验考察了胶珠粒径对海藻酸钙/壳聚糖(Ca-Alg/CS)微球性能的影响。采用电子扫描显微镜(SEM)、傅里叶红外光谱仪(FTIR)和激光共聚焦显微镜(CLSM)等方法表征膜结构与形貌,采用膨胀率表征膜稳定性。结果表明:Ca-Alg/CS微球的凝胶结构、分子扩散性能和聚电解质复合膜性能与Ca-Alg胶珠粒径具有相关性。随着胶珠粒径减小,凝胶结构趋于致密,对分子扩散阻力增大。在成膜反应过程中,小粒径胶珠表面为成膜反应提供了更多的反应交联位点,在胶珠表面形成更致密连续和更厚的聚电解质复合膜。Ca-Alg/CS微球具有优异的膜强度和稳定性,在细胞固定化培养中具有显著应用优势。
1-6
化学工程杂志传质过程及设备

煤基石脑油芳烃抽提的实验与模拟

摘要:以煤热解耦合煤焦油加氢制得的低芳煤基石脑油为原料,分配系数、选择性系数、芳烃脱除率和萃余油收率为考察指标,探究不同萃取剂对脱芳效果的影响。最终得到复合萃取剂V(二甲基亚砜)∶V(N,N-二甲基甲酰胺)=9∶1,脱芳效果较好。针对此复合萃取剂,利用Aspen Plus对芳烃抽提的工艺过程进行模拟。优化分析了抽提塔的各工艺参数对脱芳效果的影响,并得到了一套适宜的工艺参数:剂油比0.9∶1,进料温度45℃,理论塔板数35块,压力0.4 MPa。且各因素对芳烃脱除率的影响大小依次为剂油比〉进料温度〉理论塔板数〉压力。在此工艺参数下,得到原料的芳烃脱除率为95.81%,萃余油收率为77.43%。
23-28
化学工程杂志化工热力学

类水滑石衍生氧化物催化水解HCN及其热力学分析

摘要:开发新型HCN水解催化剂是深度净化HCN的关键,文中采用单滴定法和双滴定法制备了Cu-Al类水滑石(LDH)催化剂;并探究了合成方法对所制备LDH结构的影响,XRD表征结果发现单滴定法制备的催化剂晶型更好。采用单滴定法制备了不同复合金属离子的类水滑石衍生氧化物(LDO)催化剂,HCN催化水解活性顺序依次为:Cu-Al LDO〉Zn-Al LDO〉Ni-Al LDO〉Mg-Al LDO〉Co-Al LDO。基于热力学计算探讨了Cu-Al LDO催化水解HCN的可能途径及影响因素。结果表明:在0—600℃温度范围内,HCN水解可生成CO和NH3;HCN可与O2和CO反应会生成H2O,促进HCN水解,提高HCN的脱除效率;CO和NH3的存在有可能造成积碳和铜单质生成,导致催化剂使用寿命降低。
45-49
化学工程杂志反应工程

磺酸功能化离子液体催化合成乙酸正丁酯

摘要:为符合绿色化学的要求,解决传统酯化反应催化剂浓硫酸设备腐蚀、副反应多等问题,以价格低廉的吗啡啉为原料,设计合成了1-(3-磺酸基)丙基-3-甲基吗啡啉甲磺酸盐[Mor-C3SO3H]Me SO3等4种磺酸功能化离子液体,利用傅里叶变换红外光谱和核磁氢谱对产品的结构进行了表征,并通过催化合成乙酸正丁酯考察离子液体的催化活性。结果表明:当乙酸与正丁醇摩尔比为1.2∶1,催化剂[Mor-C3SO3H]Me SO3用量为正丁醇质量的5%,带水剂环己烷用量为正丁醇质量的20%,在95℃下,反应5 h,乙酸正丁酯收率可达96.44%,离子液体经回收干燥重复使用7次酯收率仍在94%以上。
64-69
化学工程杂志节能减排

基于中高温烟气余热利用复合循环优化研究

摘要:鉴于水工质朗肯循环(H2O-RC)应用于中高温(500—700℃)烟气余热动力回收过程中存在的不足,提出2种复合循环:CO2超临界循环(CO2-SC)/有机工质跨临界循环(OTC),和空气布雷顿循环(Air-BC)/有机工质跨临界循环(OTC)。开展了以循环净输出功率为目标函数,以顶循环膨胀初压、终压和底循环膨胀初压、初温为优化变量的优化对比研究,得到了各循环参数对复合循环热力学性能的影响规律。结果表明:当烟气温度为500℃和600℃时,CO2-SC/OTC热力学性能最优;当烟气温度为700℃时,H2O-RC热力学性能反超复合循环,存在最大的净输出功率;基于500—700℃烟气余热动力利用,CO2-SC/OTC热力学性能整体上优于Air-BC/OTC。
1-5
化学工程杂志传质过程及设备

磷脂酰胆碱在硅胶上吸附特性的研究

摘要:为了研究硅胶对磷脂酰胆碱(PC)的吸附特性,通过分析不同吸附等温线和PC质量浓度随时间变化曲线,筛选出等温吸附模型和动力学模型并对其进行验证,求取了吸附热力学参数。结果表明:Langmuir等温吸附模型拟合结果良好,相关系数R2均在0.99以上,Lagergren拟一级动力学模型求出的平衡吸附量Qe更接近实验值。所以,这2种模型能更好地描述整个吸附过程,相对误差均在5%以内,可信度较高。此外,整个吸附过程主要受液膜扩散控制,热力学参数ΔH为-18.51—-3.79 k J/mol,该吸附为放热过程;ΔG恒负,吸附过程自发进行;ΔS在低浓度范围内恒负,高浓度范围内恒正,主要是PC与氯仿在硅胶吸附位点存在竞争关系所导致。
21-26
化学工程杂志化工流体力学

微通道中油水两相流的泊肃叶数影响因素

摘要:泊肃叶数是表征微通道阻力特性的重要参数。为了研究微米级通道中油水两相流动速度和含油率对泊肃叶数的影响,文中选用水力直径为195μm的微通道和8μm的过渡型微通道,对不同雷诺数和含油率的油水两相流动进行了实验研究和理论分析。研究结果表明:对于这2种尺度的微通道,油水两相流的泊肃叶数随雷诺数和含油率的变化规律有明显的差异。对于195μm的微通道,雷诺数对泊肃叶数没有明显影响,而在含油率为0.3和0.7时泊肃叶数分别达到最小值约30和最大值约120。对于8μm的过渡型微通道,雷诺数和含油率都对泊肃叶数有明显影响,在含油率为0.6时泊肃叶数达到最大值约300。分析了泊肃叶数与油水两相流流型的相关性,提出了泊肃叶数与雷诺数以及含油率之间的关系式。
41-47
化学工程杂志反应工程

新型非对称希夫碱铜催化苯乙烯环氧化研究

摘要:主要是以Na Cl O为氧源,研究5种含有不同推拉电子效应的非对称Salen-Cu(II)催化剂催化苯乙烯环氧化效果,通过考察反应底物与氧化剂的摩尔比、反应时间、反应温度、溶剂、催化剂用量、催化剂结构等因素对烯烃环氧化的影响,探索了催化剂应用于苯乙烯环氧化的最佳工艺条件。实验结果表明:吸电子基团可提高催化活性有利于环氧化,而给电子基团降低催化活性,不利于环氧化。最佳反应条件为:配合物5用量为0.01 mmol时,苯乙烯/Na Cl O摩尔比为1∶4,反应时间为6 h,反应温度为50℃,溶剂为CH3CN 3 m L,苯乙烯的转化率和环氧化苯乙烷选择性最高可达87%和31.9%。
62-66

期刊名称:化学工程

期刊级别:CSCD核心期刊

期刊人气:4353

杂志介绍:
主管单位:中国华陆工程公司
主办单位:全国化工化学工程设计技术中心站
出版地方:陕西
快捷分类:工业
国际刊号:1005-9954
国内刊号:61-1136/TQ
邮发代号:52-52
创刊时间:1972
发行周期:月刊
期刊开本:A4
下单时间:1-3个月
复合影响因子:0.438
综合影响因子:0.300
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