工艺学自由基计算题.ppt

自由基机理题,例：试以丙烷裂解为例，阐述烃类裂解的自由基反应机理，计算600,700，800，900，1000下丙烷裂解生成物的组成，并绘出裂解温度-乙烯（丙烯）组成的曲线。（各氢原子的相对反应速度已给出）,CH3-CH2-CH3C2H5+CH3C2H5CH2=CH2+H,1.自由基机理,（1）链引发：,（2）链增长：,判断反应途径：n=3，为奇数，反应途径为（n+1）/2=2，即有两个反应途径。,途径一：甲基自由基CH3夺取丙烷分子中的伯氢原子CH3+CH3-CH2-CH3CH4+CH2-CH2-CH3CH2-CH2-CH3不稳定，发生分解反应：CH2-CH2-CH3CH2=CH2+CH3反应结果：C3H8CH2=CH2+CH4,途径二：氢自由基夺取丙烷分子中的仲氢原子。H+CH3-CH2-CH3H2+CH3-CH-CH3H2+CH3-CH-CH3不稳定，发生分解CH3-CH-CH3CH2=CH-CH3+H反应结果：C3H8CH2=CH-CH3+H2,（3）链终止：,H+HH2CH3+CH3C2H6,氰基和甲基的活性是一样的,不同温度下的烃分子数,总反应方程式：m1C3H8m1C2H4+m1CH4m2C3H8m2C3H6+m2H2（m1+m2）C3H8m1C2H4+m1CH4+m2C3H6+m2H2,结论：不同的反应温度对应的参加反应的分子总数不同。,2.一次产物分布,600一次反应的产物分布数据表,700一次反应的产物分布数据表,同样，分别计算出800,900，1000下的一次反应产物的分布数据表（略），最后得出个温度下乙烯和丙烯的组成：,一次反应产物的产品分布数据表,3.绘出裂解温度-乙烯（丙烯）组成的曲线,裂解炉,C2H698%C2H41%C3H61%,H232.97%CH43.63%C2H432.2%C2H629.44%C3H60.71%C3H80.27%C4H80.47%C5H120.31%,设原料气的物质的量为n1，裂解气为n2。(1)由碳元素守衡可得：2*0.98*n1+2*0.01*n1+3*0.01*n1=0.0363*n2+2*0.322*n2+2*0.2944*n2+3*0.0071*n2+3*0.0027*n2+4*0.0047*n2+5*0.0031*n2所以n2/n1=1.51则体积增大率=(n2-n1)/n1=51%(2)乙烷转化率=（转化的乙烷量）/（原料中乙烷量）=（0.98*n1-0.2944*n2/(0.98*n1)=54.64%,乙烯选择性=（乙烷转化为乙烯量）/(转化了的乙烷量)=（0.322*n2-0.01*n1/(0.98*n1-0.2944*n2)=88.94%乙烯收率=（乙烷转化为乙烯量）/(原料中乙烷量)=（0.322*n2-0.01*n1）/(0.98*n1)=48.59%(3)原料平均分子量M=0.98*30+0.01*28+0.01*42=30.1原料物质的量n1=100*1000/30.1=3322.3mol则，裂解气物质的量n2=1.51*n1=5