在今年的设计大赛中,丙烯气相水合是很多同学选择的一条路线。为了完成Aspen动力学反应器建模,我们需要从各种渠道搜集包含动力学数据的文献。仅就中文检索而言,大家最容易找到文献1:《丙烯水合制异丙醇工艺的全流程模拟》与文献2:《丙烯水合反应器数学模型》,但其中也有一些同学们比较困扰的问题。下面小编带大家一起讨论并尝试说明这些问题。(以上两篇文献以及《基本有机化工工艺学》在公众号回复“丙烯水合”即可获取)查阅文献1,我们发现文献中仅提到反应速率r与反应速率常数k的表达式和反应平衡常数Kp的数据,没有提供指前因子ko与活化能Ea的具体数值。
查阅文献2,我们发现其关于r和k的表达式与文献1一样且给出了ko与活化能Ea
来到Kp,出现了一个令人费解的地方,那就是阿伦尼乌斯方程的温度项带了一个13.956(文献1为负文献2为正),小编在查阅了文献2作者其后发表的文献3后确认为负,猜测是因年代较早,扫描时漏掉了负号。因此下文讨论Kp时均以-13.956为准。
如果这个-13.956正确,那么运算后Kp将会是一个极大的数值,几乎可以认为是一个不可逆反应,这于我们对于丙烯水合反应的经验认知有偏差,因此我们需要再去找到数据引用来源。
文献2引用吴指南老师的《基础有机化工工艺学》,书上记载如下:
将该表丙烯气相水合logKp转化为lnKp,相当于等式右边乘上2.303(ln10近似值),结果如下:
注:文献未直接给出Kp单位,但该处图表压力单位为atm,应以atm-1计
如果近似1atm=105Pa,则将上式Kp单位化为Pa-1时,有
我们再将文献1中Kp(单位为Pa-1)取自然对数:
对比两个[ ]中的式子,大家的疑惑总算解开了,是文献1中“-13.956”放错了位置!Kp数据请以工艺学书或其他热力学手册为准。注:亦可直接根据书上的数据以atm-1单位计算,不近似1atm=105Pa,结果差别不大。
[1] 刘银川. 丙烯水合制异丙醇工艺的全流程模拟[D].北京化工大学,2011.[2] 潘立登,马俊英,谢成祥.丙烯水合反应器数学模型[J].化工学报,1995(02):255-258.[3] 马俊英,潘立登,黄晓峰.丙烯水合反应器的优化控制[J].北京化工大学学报(自然科学版),1996(03):49-53.化工设计Club已经建立2021年化工设计竞赛交流群啦!QQ交流2群群号:588656864(1群已满)微信交流群请添加微信号:hgsheji (务必备注2021)化工设计Club交流QQ群(非竞赛群,群号:881289423)化工设计微信群(非竞赛群)请加小编微信:hgsheji,拉你进群