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超臨界流體相行對化學反應影響技術研究
點擊次數：2847 發(fā)布時間：2015-5-6
近年來超臨界流體科學和技術越來越受到人們的關注。超臨界流體體系相行為及其對化學反應熱力學和動力學性質的影響是目前的研究熱點之一。本論文研究了一些混合流體的氣液平衡性質，并著重研究了相行為對超臨界CO2中硬脂酸甘油單酯與甲醇酯交換反應和油酸乙酯與乙烯烯烴復分解反應性質的影響。主要研究內容和結果如下：
1.在333.15K和343.15 K，0-10.5 MPa范圍內，研究了超臨界CO2( SCCO2)中硬脂酸甘油單酯與甲醇酯交換反應，考察了溫度、壓力、反應時間對反應速率和轉化率的影響，研究了CO2-甲醇一硬脂酸甘油單酯體系相行為隨壓力的變化。結果表明，反應速率隨著CO2壓力的增加大幅度提高。這主要是因為CO2可以增加反應物的互溶性，降低反應體系的粘度，增加反應物的擴散系數。這表明CO2作為綠色溶劑或添加劑可以有效地優(yōu)化化學反應。
2.在不同溫度和CO2壓力下，對油酸乙酯與乙烯烯烴復分解反應制備1-癸烯和9-癸烯酸乙酯進行了研究。用Peng-Robinson狀態(tài)方程計算了反應體系的相行為，考察了相行為對化學反應性質的影響。結果表明，反應的速率和轉化率可以用CO2的壓力進行調節(jié)和優(yōu)化。當反應物在富CO2相中的溶解度較小，而產物溶解度很大時，反應速率和轉化率都比沒有CO2時高很多。這主要是因為產物在CO2中溶解促進反應平衡移動，同時CO2在液相中的溶解降低了反應體系的粘度，增大了反應物的擴散系數；當壓力過高時，由于反應物和生成物在富CO2相中的溶解度都很大，流體變成一相，催化劑沉降，導致反應速率降低。
3.在303.15-338.15K，0-15MPa范圍內，測定了CO2-油酸乙酯、CO2-月桂酸甲酯、H2-月桂酸甲酯、CO2-月桂醇、H2-月桂醇和CO2-H2-月桂醇體系的氣液平衡性質，得到一批重要的基礎數據，系統(tǒng)研究了溫度和壓力對氣液平衡性質的影響，用Peng-Robinson狀態(tài)方程對這些體系的氣液平衡性質進行了關聯計算。結果表明，在所研究的溫度和壓力范圍內CO2的溶解為放熱，而H2的溶解是吸熱過程。Peng-Robinson方程的計算值與實驗值一致性較好，體系相行為可以用此方程進行預測。