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※<习题七> 课后习题：
1．分析氧化过程的作用及其特点
答：氧化过程是生产大宗化工原料和中间体重要的反应过程，主要化学品中50%以上和氧化过程有关。氧化反应以烃类的氧化最具代表性，烃类的氧化又可分为完全氧化和部分氧化两种。
反应特点：1） 反应热量大：氧化反应是强放热反应，氧化程度越大反应放热越多，完全氧化时的热效应是部分氧
化时的8-10倍。
2） 反应不可逆：由于氧化反应的ΔG＜＜0，故为热力学不可逆反应，反应不受化学平衡限制，理论
上可以达到100%的单程转化率。但实际生产中为保证目的产物的产率而要控制转化率，以保证较高的选择性。
3） 氧化途径复杂多样：由于烃类及其衍生物和中间产物的不稳定，催化剂和反应条件的不同，氧化反
应可经过不同的反应路径转化为不同的产物，而且催化剂的选用是决定氧化路径的关键。
4） 过程易燃易爆：烃类与氧或空气容易形成爆炸混合物，因此氧化过程的设计和操作时要注意安全。
2．典型的气—固相催化氧化常见的反应器类型有哪几种？各有什么优缺点？ 答：常见的反应器类型有固定床反应器、流化床反应器。
固定床反应器常见的是列管式反应器，其优点：气体在床层内的流动近似平推流，返混较小，适用有串联式深度氧化副
反应的反应过程，可抑制串联副反应的发生，提高选择性；对催化剂的强度和耐磨性要求比流化床低。其缺点：结构复杂，催化剂装卸困难；空速较小，生产能力比流化床小；反应器内沿轴向温度分布有一最高点，称热点，热点的出现使催化床层只有一小部分催化剂在最佳温度下工作，影响催化剂效率的充分发挥。
流化床反应器的优点：结构简单，催化剂装卸容易，空速大；具有良好的传热效率，反应器内温度均一，温差小，反应
温度易于控制；因易返混，原料可稍高于爆炸下限，以提高反应物浓度和生产能力；较适合深度氧化产物主要来自平行副反应，且主、副反应的活化能相差甚大的场合。其缺点：产物停留时间长，串联副反应严重，不利于高转化率的获得；对催化剂的强度要求高，系统中要配高效率的旋风分离器以回收催化剂粉末；气体通过催化剂床层时可能有大气泡产生导致气—固接触不良，反应转化率下降；空速受催化剂密度、反应器高度和旋风分离器回收催化剂能力的限制。
3． 掌握乙烯环氧化制环氧乙烷的原理、催化体系和反应主流程。
答：原理：原子态吸附氧是乙烯银催化氧化的关键氧种。
原子态吸附氧与底层氧共同作用生成环氧乙烷或二氧化碳，分子氧的作用是间接的。
θ
O2?4Ag(相邻)?2O2?(吸附态)?4Ag?
6Ag??6O2?(吸附态)?C2H4?2CO2?6Ag?2H2O
7C2H4?6Ag?O2?(吸附态)?6C2H4O?2CO2?6Ag?2H2O
另一种机理：乙烯与被吸附的氧原子之间的距离不同，反应生成的产物也不同 。被吸附氧原子距离较远时发生亲电性弱吸附，生成环氧乙烷；距离较近时为亲核性强吸附，生成二氧化碳和水。
催化体系：乙烯直接氧化法生产环氧乙烷的工业催化剂为银催化剂，它由活性成分银、载体和助催化剂组成。载体功能是提高活性组分银的分散度，防止银的微小晶粒在高温下烧结，工业选用比表面积小，无孔隙或粗孔隙型惰性物质。比表面积和形状对催化剂性能有影响。助催化剂的作用是提高反应速率和选择性，降低反应温度。活性成分银的含量对催化剂的活性和选择性有关。催化剂的制备有两种方法，早期采用粘接法或称涂覆法，现在采用浸渍法。粘接法用粘接剂将活性组分、助催化剂和载体粘接在一起；浸渍法一般采用水或有机溶剂溶
解有机银作银浸渍液。
反应主流程：包括反应部分和环氧乙烷回收、精制两大部分。反应部分反应器流出的环氧乙