碳化钙的反应活性及其在搅拌球磨机中的化学反应动力学

发布时间：2020-04-08 01:58

【摘要】：CaC2是一种由Ca2+和[C≡C]2-(碳负离子)组成的离子型化合物,其[C≡C]2-具有很强的碱性和脱水性。探索CaC2的强碱性和强脱水性的有效利用方法具有重要的价值。机械化学作为一门新兴交叉学科在许多领域得到成功的应用,显示出良好的发展前景。但是,由于机械化学本身的复杂性,机械化学反应动力学研究进展缓慢。因此,研究机械化学动力学并探索其反应机理,具有重要意义。首先,通过研究CaC2与C6C16在不同转速下的反应,找出了反应的临界转速,求出了相应反应的机械活化能。之后,通过分析CaC2与C6Cl6(C2C16)在不同转速和时间的反应转化率,参考热化学反应动力学方程,推导出了该反应的机械化学反应动力学方程以及经验动力学方程。两类方程均能有效反映反应进度与球磨变量之间的关系,且理论计算值与实验值基本吻合,说明方程具有良好适用性。方程的推导为机械化学动力学研究提供了重要参考。其次,通过研究搅拌球磨过程中,CaCO3颗粒粒径的变化过程,借鉴Benjaminm模型成功导出了固定转速、固定球料比条件下颗粒粒径随时间变化的方程,以及具有通用性的颗粒粒径随能量密度变化的方程,模型计算值与实验值符合良好,说明两个方程具有适用性。该模型的建立有利于简化碳化钙球磨过程中粒径的计算,达到指导试验和优化工艺的目的。最后,本文研究了 CaC2的强碱性和强脱水性在化学反应中的应用。考察了在强碱性CaC2催化剂以及球磨条件和热化学反应条件下,苯甲醛的歧化反应及酯化反应。结果表明,碳化钙催化效果优良,在机械化学反应过程中,溶剂NMP可明显促进反应的进行,机械化学的效果明显高于热化学。
【图文】：

示意图,活化点,示意图

如图所示，则反应的活化点刚开始均匀分布在球体表面（ａ），之后又集中在逡逑反应物的局部表面（ｂ），最后又均匀在区域分布（ｃ），其不同阶段的活化点分布逡逑如图１－２所示。逡逑０0＿逡逑（ａ）逦（ｂ）逦（ｃ）逡逑图１－２活化点分布示意图逡逑Ｆｉｇ．１－２邋Ａｃｔｉｖａｔｉｏｎ邋ｐｏｉｎｔ邋ｄｉｓｔｒｉｂｕｔｉｏｎ邋ｄｉａｇｒａｍ逡逑除此之外，反应物颗粒在机械力作用下，，随着时间的增加，活性先在短时间逡逑内增加到最大值，之后又下降至某一稳定值，如图１－３所示。逡逑４逡逑

示意图,反应物,示意图,极高压

正是这些高温推动了反应的进行。此后，Ｂ0ｌｄｙｒｅｖ［１９］又对此理论进行了进一步的逡逑发展，他提出强机械力的作用使反应物接触点在瞬时产生极高温度和极高压强，逡逑正是这些高温高压应发了反应的进行，如图１－４所示。逡逑ｆ逦Ｉ邋■邋ａ邋ｍｎ逦＿逡逑＂ｅＶＶ－0＾逡逑＾／ＶＶ邋Ｔ逡逑／邋．逡逑ｔ逡逑图１－４球磨过程中高温高压的形成［２ｔ）】逡逑Ｆｉｇ．１－４邋Ｆｏｒｍａｔｉｏｎ邋ｏｆ邋ｈｉｇｈ邋ｔｅｍｐｅｒａｔｕｒｅ邋ａｎｄ邋ｐｒｅｓｓｕｒｅ邋ｄｕｒｉｎｇ邋ｂａｌｌ邋ｍｉｌｌｉｎｇ逡逑５逡逑
【学位授予单位】：北京化工大学
【学位级别】：硕士
【学位授予年份】：2018
【分类号】：O643.1

【参考文献】