物理化学在化学工业中的应用分析

发表时间:2021/7/1   来源:《基层建设》2021年第10期   作者:刘雪莲
[导读] 摘要:物理化学知识在现代化学工业领域当中有着广泛的应用价值,比如热力学、动力学以及电化学论等,都是化学工业中比较重要的技术应用原理。
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        摘要:物理化学知识在现代化学工业领域当中有着广泛的应用价值,比如热力学、动力学以及电化学论等,都是化学工业中比较重要的技术应用原理。随着科技的不断进步是,我国化学工业领域呈现出蓬勃发展之势,物理化学知识的运用需求也越来越复杂化、多元化,物理化学作为化学学科中的一个重要分支学科,以丰富的化学现象和系统为对象,借助数学、物理等基础科学的理论及所提供的测试手段来研究化学科学中的原理和方法。以下本文针对其具体的应用场景进行了简要分析阐述,以期为相关行业工作人员提供些许参考。
        关键词:物理;化学;化学工业;应用
        化学工业在我国社会经济发展过程中占据着重要地位,与人们的日常生活有着密不可分的联系,更与工农业生产、国防、科学技术等有着重要关联。所以一直以来都备受社会各界人士重视。而物理化学则是整个化工产业运行过程中的重要构成内容,对物理化学的实际应用方法以及原理进行全面探析,对于促进化工产业的长期可持续发展具有重要意义,相关行业工作人员应当对此引起足够重视。
        1热力学在化学工业中的应用
        热力学在化学工业中的应用主要是针对化工单元和各类化工生产的能量利用过程以操作环境等进行调整改变。根据过往的实践,人们发现热力学应用规律可以通过计算焓、熵、熥等数据参数来进行哟小控制,这一特征通过流体化工学研究可以得到相关证实。但是该计算过程相对来说比较复杂,需要经过一系列的方程式转化才能得到最终的结果。热力应用的效果是十分明显的,但计算过程需要由专门的技术人员分析完成,还需要进行一定的模型建立,优化参数设计的合理性,整体而言应用难度偏高。了化工实际过程热量恒算原则及其具体步骤可以参照下图所示案例:
       
        2动力学在化学工业中的应用
        对于化学工业而言,动力学主要的作用发挥之处在于对化学反应效率等的分析。通过动力学理论应用,可以清晰反馈化学反应机理,明确各项反应的发生方式以及操作方。化学工艺是基于化学反应而形成的,所以对化学反应进行研究,是工艺改进过程中必不可少的步骤,其中动力学研究在化学反应研究中具有至关重要的地位。目前我国对于该理论的研究探讨主要是以动态法为主,通过使用气液固三相机械搅拌反应器来辅助完成各项分析操作。对设备设定不同的参数,就可以实现在不同条件下进行对化学反应数据进行采集的目的,比如化学物质颗粒度大小,物质质量等。
        其中比较典型的就是,研究人员黄彦科所进行的环氧乙烷的催化水合生产中,动力学的特征。研究人员将实验的温度控制在70C-105C的范围内,然后将实验的压力控制在08-15MPa。其中所应用的材料是水和环氧乙烷。在--定的环境下,需要添加一定的催化剂形式。通过具体的研究可以看出,乙二醇的生产速度严重地影响到环氧乙烷的浓度。研究人员在对相关的实验数据进行记录和分析的过程中可知,动力学模式得以产生。活化能的参数,指前因子以及回归数据等线性系数等因素都充分地说明模型结构可以充分地体现出动力学反应的特征。
        3电化学在化学工业中的应用
        电化学在化学工业中主要有两个应用方向,其一是电解质应用,其二是电极过程的应用。电化学技术在该方面应用表现出极高的优势,但是随着工业技术的法扎你说,传统电化学技术逐渐落后,如何创新电化学技术应用方法是现代该行业工作者需要持续思考的问题。其中需要突出的是电化学应用过程中的清洁度要求,因为电子应用对于清洁度要求叫噶,所以在实际进行化学工业生产的过程中,一般会采用电化学技术作为还原方式,电化学材料作为还原剂使用,这属于一种绿色化学工艺技术。具体反应过程主要是依据氧化反应原理,电化方法不会受到化学物质本身的毒性影响,所以在具有较强腐蚀性以及毒性化学反应中有着更高的应用价值。
        4离子液体在化学工业中的应用
        上世纪末期,人们基于当时技术已经能够分离出一系列具有稳定性能的液体离子,经过合成处理之后,模能够使其在特定催化条件下得到更加丰富的化学成分物质,这在很大程度上丰富了有机物质种类。比如在石油化工产业当中,可以通过催化烷基化反应和催化加氢反应等,使得原油中含硫物质得到有效脱离,得到更加纯净的油气产品。有研究学者认为,离子液体加入量的改变,是改变汽油脱硫率以及影响汽油成品成分的关键因素,采用离子液体处理方法进行脱硫,其所得率可以达到805%以上,且不会对成品有效成分造成显著破坏,具有很强的实用性。
        5超临界流体在化学工业中的应用
        超临界流体实际上是一种介于液态和气态物质之间的物质状态,其性状中的密度特征类似液体,而粘度特征则类似气体。超临界流体具有高扩散性低粘性,有很强的溶解能力和良好的流动及传递性能。由于超临界化学反应能增大化学反应速率,降低反应温度,提高反应物的转化率和产物的选择性,延长催化剂寿命,简化产物分离过程,并且在超临界反应过程中使用CO2.HO等环境友好溶剂取代传统有机溶剂,受到研究人员的广泛关注。具体而言,超临界流体在化学工业中的应用主要集中在以下两个方面:
        其一是作为作溶剂使用。研究人员研究了用CO2从薄荷叶中提取薄荷油蜡、脂肪等物质,计算了这些物质的溶解度,并讨论了分离这些物质的条件。Ozer等研究了从薄荷叶中提取薄荷油,讨论了温度、压力、时间、CO2使用量以及夹带剂对精油萃取的影响,研究表明精油的收率能达到80%,产品的质量高于一般的提取方法.且精油的颜色比较好。利用超临界COr处理被多氯联苯(PCB)污染的土壤,在10MPa.30516K条件下,去除率高达99%以上。其二是作为化学反应媒介应用。有学者以对甲基苯磺酸(P-TSA)和离子交换树脂K2411为催化剂,使油酸和甲醇的酯化反应在CO2中进行,结果反应速度加快,反应产率大大提高。无催化剂条件下,以超临界二氧化碳为介质,邻苯二甲酸酐与甲醇的酯化反应,结果表明,当反应在可压缩区进行时,反应速率大为提高,并认为反应速率的提高是由于邻苯二甲酐分子周围甲醇的浓度增大的缘故。
        6结束语
        总而言之,为了使物理化学更好地为化学工业的发展服务,必须强化基础理论知识的研究,对现有实验技术进行改进,开发具有更高、更准确和更新的方法,完善和丰富化学工业中各化学反应的各种物系的溶解性、相平衡、物理化学和传热传质数据,预测和建立化学反应工程的热力学和动力学模型,为实际生产中的工艺设计和设备制造提供更好的理论和实践依据。随着社会科技的不断进步和研究的不断深入,物理化学理论知识也在不断的进步和完善,其在化学工业中的应用也越来越广泛,必将会对化学工业,甚至整个国民经济产生巨大的推动作用。
        参考文献:
        [1]顾克军.物理化学在化学工业中的应用[J].经济技术协作信息,2015(12):43-43.
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        [3]刘乐华.炭黑在工业废水物理化学处理法中的运用探讨[J].区域治理,2018,000(023):64.
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        刘雪莲   身份证号:45022219860404XXXX
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