间歇反应
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间歇反应过程实验报告探究间歇反应过程中观察报告的编写方法,运用化学实验装置,观察间歇反应过程中物质的转化和能量的释放。
实验原理:间歇反应是指反应开始后一段时间内反应物快速消耗,然后反应速度逐渐降低直到反应结束的一种反应过程。
在间歇反应中,反应物会发生化学变化,生成新的物质。
该实验中,我们将观察间歇反应过程中的物质转化和能量的释放现象。
实验装置与药品:1. 装置:量筒、烧杯、显色管、酸蓝6B试剂、硫酸2. 药品:硫酸铜、金属锌片实验步骤:1. 在烧杯中加入适量的硫酸和一小块锌片。
2. 观察反应过程中锌片的颜色变化和气体的产生情况。
3. 在显色管中加入适量的酸蓝6B试剂。
4. 当反应结束后,将显色管倒置放入量筒中。
5. 观察显色管中溶液的颜色变化情况。
实验结果:在反应开始后,锌片逐渐被硫酸侵蚀,发生了化学变化。
锌片的颜色不断变淡,产生了大量的气体。
反应物硫酸和锌生成了新的物质。
在反应结束后,我们观察到显色管中溶液的颜色变化,由蓝色逐渐变为无色。
实验分析与讨论:在间歇反应过程中,锌片逐渐被硫酸侵蚀,发生了氧化反应,生成了硫酸锌和氢气。
硫酸锌是一种无色溶液,因此反应中锌片的颜色逐渐变淡,最终变为无色。
氢气是一种无色无臭的气体,在反应过程中生成大量的氢气,导致装置中观察到气泡的产生。
反应过程中的能量释放主要来源于化学反应的放热效应。
锌和硫酸之间的反应是一个放热反应,能量会以热量的形式释放出来。
因此,在观察反应过程时,可以感觉到烧杯外壁的温度升高,这是由于化学反应产生的热量传导到容器的结果。
在实验中使用了酸蓝6B试剂来观察反应结束后溶液的颜色变化。
酸蓝6B是一种酸性指示剂,它在酸性溶液中呈现蓝色,在碱性溶液中则变为无色。
实验中,当反应结束时,反应液的酸性已经被中和,所以酸蓝6B由蓝色逐渐变为无色。
实验结论:通过观察间歇反应过程中锌片颜色的变化、气体的产生以及酸蓝6B试剂颜色的变化,我们可以得出以下结论:1. 间歇反应是一种反应开始后速度逐渐减慢的反应过程。
第一章绪论1. 说明聚合反应工程基础研究内容及其重要性.研究内容:①以工业规模的聚合过程为对象,以聚合反应动力学和聚合体系传递规律为基础;②将一般定性规律上升为数学模型,从而解决一般技术问题到复杂反应器设计,放大等提供定量分析方法和手段;③为聚合过程的开发,优化工艺条件等提供数学分析手段.简而言之:聚合反应工程研究内容为:进行聚合反应器最佳设计;进行聚合反应操作的最佳设计和控制.第二章化学反应工程基础一、概念1.间歇反应器、连续反应器间歇反应器:物料一次放入,当反应达到规定转化率后即取出反应物,其浓度随时间不断变化,适用于小规模,多品种,质量不均。
连续反应器:连续加料,连续引出反应物,反应器内任一点的组成不随时间而改变,生产能力高,易实现自动化,适用于大规模生产。
2.平推流、平推流反应器及其特点:当物料在长径比很大的反应器中流动时,反应器内每一位原体积中的流体均以同样的速度向前移动,此时在流体的流动方向上不存在返混,这种流动形态就是平推流。
具有此种流动型态的反应器叫平推流反应器。
特点:①在稳态操作时,在反应器的各个截面上,物料浓度不随时间而变化,②反应器内物料的浓度沿着流动方向而改变,故反应速率随时间位置而改变,及反应速率的变化只限于反应器的轴向。
3.理想混合流、理想混合流反应器及其特点:反应器中强烈的搅拌作用使刚进入反应器的物料微元与器内原有物料微元间瞬时达到充分混合,使各点浓度相等,且不随时间变化,出口流体组成与器内相等这种流动形态称之为理想混合流。
与理想混合流相适应的反应器称为理想混合流反应器。
特点:①反应器内物料浓度和温度是均一的,等于出口流体组成②物料质点在反应器内停留时间有长有短③反应器内物质参数不随时间变化。
4.膨胀率:反应中某种物料全部转化后体系的体积变化率5.容积效率:指同一反应在相同的温度、产量、和转化率的条件下,平推流反应器与理想混合反应器所需的总体积比6. 停留时间分布密度函数、停留时间分布函数、平均停留时间停留时间分布密度函数:系统出口流体中,已知在系统中停留时间为 t 到dt 间的微元所占的分率 E(t)dt停留时间分布函数F(t):系统出口流体中,已知在系统中停留时间小于 t 的微元所占的分率 F(t)7.返混指反应器中不同年龄的流体微元间的混合8、宏观流体、微观流体宏观流体:流体微元均以分子团或分子束存在的流体;微观流体:流体微元均以分子状态均匀分散的流体;9.宏观流动、微观流动宏观流体指流体以大尺寸在大范围内的湍动状态,又称循环流动;微观流体指流体以小尺寸在小范围内的湍动状态10.混合时间指经过搅拌时物料达到规定均匀程度所需的时间11.微观混合、宏观混合 P70微元尺度上的均匀化称为宏观混合;分子尺度上的均匀化称为微观混合。
1、间歇反应器与平推流反应器的异同答:平推流反应器在结构和操作方式上与间歇反应器截然不同,一个没有搅拌一个有搅拌;一个连续操作一个间歇操作;一个是管式一个是釜式。
是共同的,就是二者都没有返混,所有物料在反应器内的停留时间都相同。
既然停留时间都相同,没有不同停留时间(即不同转化率,不同浓度)物料的混合,两种反应器在相同的进口(初始)条件和反应时间下,就应该得到相同的反应结果。
2、间歇反应器与全混流反应器答:间歇反应器与全混流反应器在结构上大体相同,但从返混的角度上看却是完全不同的。
间歇反应器完全没有返混,而全混流反应器的返混达到了极大的程度。
因而,二者的设计方程不同,同一个反应在这两种反应器中进行,产生的结果也就不一样。
3、均相反应和非均相反应的定义如何强化非均相反应的反应速率答:均相反应是指气相反应、互溶液相的反应,反应物、产物和催化剂均处于同一相中,反应不受相间物质传递的影响,只受相内浓度分布的影响。
非均相反应是指反生在相间的界面或反应物传递通过界面进入另一相进行反应。
使用催化剂、提高温度、增加浓度4、实验室对于间歇反应器的动力学方程进行研究。
现在将该反应在工业上放大,在等温和等浓度的条件下,用于连续流动的搅拌反应器的设计。
问是否可以直接将该动力学方程用于连续流动的搅拌反应器反应速率的影响因素答:不能。
反应物浓度、温度、压强等。
5、对反应级数n>0的不可逆反应,图示全混流反应器和平推流反应器的体积。
图中以转化率xA为横坐标,反应速率rA的倒数为纵坐标。
达到相同的转化率,哪种反应器所需要的体积大些为什么答:全混流反应器所需要的体积大些。
因为全混流反应器有最大返混,而对于反应级数n>0的不可逆化学反应,返混降低了反应器的浓度推动力,使反应器体积增大。
6、进料量的影响:增大进料量,移热线斜率减小,移热线右倾斜接触时间缩短,转化率降低,放热量减少,生热线右移传热系数的影响:传热系数增加,移热线斜率增加,向左偏移进料浓度的影响:增大进料浓度,反应速率加快,放热速率加快,因而生热曲线变陡。
间歇反应
1.对工艺流程的理解:
间歇反应在助剂、制药、染料等行业的生产过程中很常见。
本工艺过程的产品2—巯基苯并噻唑就是橡胶制品硫化促进剂DM2,2-二硫代苯并噻唑的中间产品它本身也是硫化促进剂但活性不如DM。
全流程的缩合反应包括备料工序和缩合工序。
考虑到突出重点将备料工序略去。
则缩合工序共有三种原料多硫化钠Na2Sn、邻硝基氯苯C6H4CLNO2及二硫化碳CS2。
主反应如下:
2C6H4NCLO2+Na2Sn→C12H8N2S2O4+2NaCL+(n-2)S↓
C12H8N2S2O4+2CS2+2H2O+3Na2Sn→
2C7H4NS2Na+2H2S↑+3Na2S2O3+(3n+4)S↓
副反应如下:
C6H4NCLO2+Na2Sn+H2O→C6H6NCL+Na2S2O3+S↓
工艺流程如下:
来自备料工序的CS2、C6H4CLNO2、Na2Sn分别注入计量罐及沉淀罐中,经计量沉淀后利用位差及离心泵压入反应釜中,釜温由夹套中的蒸汽、冷却水及蛇管中的冷却水控制,设有分程控制TIC101,只控制冷却水。
通过控制反应釜温来控制反应速度及副反应速度,来获得较高的收率及确保反应过程安全。
在本工艺流程中,主反应的活化能要比副反应的活化能要高,因此升温后更利于反应收率。
在90℃的时候,主反应和副反应的速度比较接近,因此要尽量延长反应温度在90℃以上时的时间,以获得更多的主反应产物。
2.对自动控制的理解:
该反应物自动控制,主要涉及Ⅰ.多硫化钠植被反应中S、Na2S、和H2O进入过程的手动控制Ⅱ.邻硝基氯苯从储槽F2由压缩空气HV-5驱动途径HV-7到F4的过程的手动控制。
Ⅲ.C2S从储槽F3由水入口阀HV-9驱动途径HV-10到储槽F5的过程的手动控制。
3.实验现象记录:
Ⅰ.最佳工作状态:
Ⅱ.开车评价
Ⅲ.控制面板(产量)
Ⅳ.停车趋势图T1:
T2:
4.意见和建议
可否将R2反应罐的HV17夹套蒸汽加热阀、HV18夹套水冷却阀、HV19蛇管水冷却阀改为自动控制系统?。