浅谈化学动力学分析在化工工艺学中的应用论文_邬梦成

浅谈化学动力学分析在化工工艺学中的应用论文_邬梦成

(武汉东湖学院15级生命科学与化学学院,430200)

摘要:化学动力学分析作为化学工艺学的学习中重要的一部分,需要结合相关理论知识与实践进行分析,在分析化学动力学的过程中,与工艺学理论相结合,对于化学反应速率、化学反应限度等专业知识更为全面学习也十分有帮助。除此之外,化学动力学分析在化工工艺学中的应用十分广泛,化学动力学与化工工艺学并不是独立的两个方面,而是相辅相成的关系。同时,只有在系统掌握了化学动力学分析相关系统理论基础上,才可对其在化工工艺学中的应用更为透彻与理解。基于此,本文将首先阐述化学动力学分析与化工工艺学的联系,并就化学动力学分析在化工工艺学中的应用提出自身看法。

关键词:化学动力学分析;化工工艺学;应用

引言

化学动力学主要是研究化学反应的速率和反应机理的科学,化学动力学分析的目的之一便是面向相关化学反应或相变化的研究,对于化学反应限度问题以及化学反应速率问题的进一步分析有着推进作用,能将在化学分析过程中的相关问题进行解决,以求达到最优化的反应条件。而就化工工艺学而言,其包括范围更为广泛,在当下重点放在新技术、新工艺、新产品上,并希冀借助实际生产中降低原料与能源消耗,提高经济效益,最终达到更好地满足社会需要的目的。对于正在学习专业知识的我们而言,更需强化自身专业知识,探究化学动力学分析在化工工艺学中的多种应用。

一、化学动力学分析与化工工艺学的联系

化学动力学分析在化工工艺学教学中占有重要部分,通过对化学动力学的分析,还能够解决实际化工产品的工业化进程提供参考,并为化工产品的生产提供优化的设计流程与优化的控制过程。化工工艺学更偏向于实践,其应用并不仅仅应用于化学动力学,还包括化工热力学等方面,通过对相关学科的应用研究,更能够发现学科间的固有联系,并结合化学反应工程的主要理论基础,探寻出最合适的化学操作条件,为后期的化学实践也提供更为实用的理论基础,有力推进化学动力学学科方面的研究进程。

二、化学动力学分析在化工工艺学中的相关应用

(一)借助化学反应机理探寻提供化工工艺理论基础

所谓化学反应机理则主要是化学反应方程式,通过对化学反应工程式的研究,可以借助公式算理进行解构分析,借助对化学步骤的细化分析与反应物生成状态的先进行研究,采取相关措施以加快主反应,抑制副反应的进程。而通过此种定量的数学式的方式可以清晰地借助相关理论指导化工生产,在一个个的分式基础上进行分析,进一步对实际化工反应进行指导,并借助相关理论数据的支撑,找出符合质量作用定律。与此同时,也需要相关操作人员通过实验来确定并验相关反应机理,通过对整反应的细化分析、基元反应来探究化学反应的速率方程。

需要注意的是,囿于实际条件以及相关要素的影响,目前的化学动力学还不够成熟,反应机理并不容易探究与确定,而在实际化工生产过程中,通常会借助实验测定反应级数后来写出该反应的速率方程,并结合实验步骤与条件进行等进行联系,对最后的反应机理加以确定,最终对主反应产生副反应的影响进行必要分析,及时采取相关化学操作加以干预。

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(二)借助催化剂分析有效提升化工生产效率

催化剂作为化学反应过程中重要因素之一,能够在反应过程中显著改变化学反应速率,有效提升化工生产效率以及相关研究过程。化学催化剂在实验前后自身的组成、性质、量在反应前后均不改变。在不同的化学反应过程中所应用的催化剂不同会对后期反应速率以及反应结果产生重要的作用。除此之外,为了加快反应速率,在借助催化剂之后,还可采取提高温度的方式进行操作。

在进行化学动力学分析过程中,催化剂应当视作相当重要的元素进行对待,并在化学方程式借助数学式的形式将各种催化剂对反应速率的影响定量标示,更为精确地为化工工艺生产提供有效依据。由于化学反应需要众多的步骤与一定的反应时间,为了更为有效探寻化工生产对整个生产的作用于意义,要借助催化剂的有效利用,进而在化学平衡的基础上,降低降低了正、逆反应的活化能,显著改变反应速率,提升化学反应效能。

(三)通过化学动力学分析最终确定合适操作条件

化学动力学分析在化工工艺学方面的应用还表现为为其确定合适的操作条件。因为对于具体的化工生产而言,要讲效益与质量放在重要的位置,为更好地达到目的,需要就化学反应条件进行细化分析,将正反应与副反应条件详细考虑,而后在一定的时间范围内限定反应,充分进行主反应,逐渐使该反应在动力学上主反应就占有优势。

具体而言,可以针对化学动力学的原料反应性进行分析,并与类似原料进行对比与分析,在多种反应混合物中提取最为高效的原料,并确定最合适的操作温度与催化剂,使得反应速率得到高效。除此之外,还应当确定合适的操作压力,因为就实际而言,反应速率的大小同样会受到浓度的影响,同样的反应并不能够仅仅依据操作压力对速率产生影响,要结合化学动力学进行综合分析,最终使得其对于化工工艺学的进一步实践产生效益。之后,结合反应浓度、温度以及催化剂等操作要素对化学反应速率的影响,在深入分析之后,为化工工艺学的有效开展提供依据。所以,化学动力学分析可以将最合适的反应条件应用于每一化学实际生产与研究过程中。

三、结束语

总而言之,在化工工艺学研究范围更为广泛与具体,所以在对化学问题进行分析时,要结合理论知识对化学动力学进行全面分析,同时也应该结合化学热力学方面的知识进行分析,完善整个化工工艺流程与改善化工工艺效果,并结合化学动力学的相关理论知识进行分析,选择出合适的操作条件,营造科学的反应环境,最终为化工工艺生产与科研提供更为优化的生产方法、高效的工艺条件。

参考文献

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论文作者:邬梦成

论文发表刊物:《知识-力量》2019年5月下《知识-力量》2019年5月下

论文发表时间:2019/3/7

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