第7章 乙醇脱水制乙烯
乙醇脱水制乙烯
实验内容 实验目的 仪器药品 实验原理 实验步骤
数据处理
资料仅供参考,不当之处，请联系改正。
乙醇脱水制乙烯
4、在一个恒定的乙醇进料速率的条件下反应30分钟 ，然后放出吸收瓶中的液体准确称重，并及时对此 液体进行色谱分析。
5、将乙醇的加料速率设定为1.0mL/min，重复步骤3 、4的操作；
6、将乙醇的加料速率设定为1.5mL/min，重复步骤3 、4的操作；
/mL.min-1 /mim
率/%
/%
性/%
0.5
1.0
1.5
实验内容 实验目的 仪器药品 实验原理 实验步骤
数据处理
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乙醇脱水制乙烯
4、反应速率方程相关数据表
进料速率 /mL.min-1
y/%
0.5
1.0
1.5
实验内容 实验目的 仪器药品 实验原理 实验步骤
数据处理
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乙醇脱水制乙烯 实验内容
一、实验目的 二、实验仪器和药品 三、实验原理 四、实验步骤 五、实验数据记录及处理
实验内容 实验目的 仪器药品 实验原理 实验步骤
数据处理
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乙醇脱水制乙烯
实验目的
❖ 掌握乙醇脱水实验的反应过程和反应机理、特点，了解针对 不同目的产物的反应条件对正、副反应的影响规律和生成的 过程。
预热温度 加热温度
/℃
/℃
反应温度/℃
实验内容 实验目的 仪器药品 实验原理 实验步骤
数据处理
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乙醇脱水制乙烯
3、样品收集及称量数据表
样品
乙醇气相脱水制乙烯实验报告
乙醇气相脱水制乙烯实验报告1. 引言本实验旨在通过乙醇气相脱水制备乙烯，并探究不同反应条件对乙烯产率的影响。
乙烯是一种重要的工业原料，广泛应用于塑料、橡胶、化肥等领域。
本实验通过控制反应温度、气体流速和催化剂用量，寻找最佳的制备乙烯的条件。
2. 实验步骤2.1 原料准备准备乙醇、催化剂和载气。
乙醇要保持高纯度，以确保反应的可靠性和重复性。
催化剂一般选择酸性固体催化剂，如磷钨酸盐等。
载气可以选择氮气，用于控制反应系统的气氛。
2.2 反应装置搭建搭建乙醇气相脱水反应装置，并将所需的催化剂放置在反应器中。
反应器需要具备对温度和流速的精确控制能力，以确保反应的可控性。
2.3 反应条件设定根据实验要求，设定不同的反应条件，包括反应温度、气体流速和催化剂用量。
通过改变这些条件，可以比较它们对乙烯产率的影响。
2.4 实验操作将乙醇注入反应器中，加热至设定的反应温度。
在反应过程中，控制气体流速，并定期取样分析乙烯产率。
根据乙烯的生成速率和反应时间，计算乙烯的产率。
3. 实验结果与分析3.1 不同反应温度下的产率比较在固定流速和催化剂用量的条件下，分别设定不同的反应温度，并测定乙烯的产率。
结果显示，随着反应温度的升高，乙烯的产率逐渐增加，但在一定温度范围内，随着温度的继续升高，乙烯的产率开始下降。
这可能是因为催化剂在高温下活性减弱，导致反应速率降低。
3.2 不同气体流速下的产率比较在固定温度和催化剂用量的条件下，分别设定不同的气体流速，并测定乙烯的产率。
结果显示，随着气体流速的增加，乙烯的产率逐渐增加，并达到一个稳定的值。
这可能是因为较高的流速有利于乙醇与催化剂的接触，促使反应更充分地进行。
3.3 不同催化剂用量下的产率比较在固定温度和气体流速的条件下，分别设定不同的催化剂用量，并测定乙烯的产率。
结果显示，随着催化剂用量的增加，乙烯的产率呈现先增加后减少的趋势。
这是因为催化剂的增加可以提高反应速率，但过多的催化剂可能会导致反应中产生的副产物增加，从而降低乙烯的产率。
乙醇催化脱水制乙烯
食用酒精可以勾兑白酒；用作粘合剂；硝基喷漆；清漆、 化妆品、油墨、脱漆剂等的溶剂以及农药、医药、橡胶、 塑料、人造纤维、洗涤剂等的制造原料、还可以做防冻剂、 燃料、消毒剂等。 ▪ 75%（体积分数）的乙醇溶液常用于医疗消毒。[2]
成品乙烯性质
▪ 双键是一个电子云密度较高的地区，因而大部分反应发生在这个位置。
化学性质
▪ ①常温下极易被氧化剂氧化。如将乙烯通入酸性KMnO4溶液，溶液的紫色褪 去，乙烯被氧化为二氧化碳，由此可用鉴别乙烯。
▪ ②易燃烧，并放出热量，燃烧时火焰明亮，并产生黑烟。 ▪ CH2═CH2+3O2→2CO2+2H2O ▪ ③烯烃臭氧化： ▪ CH2=CH2+O3，在锌保护下水解→2HCHO ▪ CH2=CH2+(1/2)O2—Ag、加热，酸性水解→CH3—CHO ▪ 加成反应： ▪ CH2═CH2+Br2→CH2Br—CH2Br(常温下使溴水褪色) ▪ 加成反应：有机物分子中双键(或三键)两端的碳原子与其他原子或原子团直接
结合生成新的化合物的反应。 ▪ 加聚反应： nCH2═CH2→-(CH2—CH2)- n (制聚乙烯)
▪ 工业制法 ▪ 乙烯制取方程式
▪ 工业上所用的乙烯，主要是从石油炼制工厂和石油化工厂所生产的气 体里分离出来的。[6]
乙醇催化脱水制乙烯方案
一、实验目的 二、实验仪器和药品 三、实验原理 四、实验步骤 五、反应特点
▪ 乙烯是世界上产量最大的化学产品之一，乙烯工业是石油 化工产业的核心，乙烯产品占石化产品的70%以上，在国 民经济中占有重要的地位。世界上已将乙烯产量作为衡量 一个国家石油化工发展水平的重要标志之一。
乙醇反应生成乙烯反应方程式
乙醇反应生成乙烯反应方程式乙醇反应生成乙烯是一种重要的化学反应，其反应方程式可以用以下方式表示：C2H5OH → C2H4 + H2O乙醇（C2H5OH）在适当的条件下（如高温和催化剂存在）可以发生脱水反应，生成乙烯（C2H4）和水（H2O）。
乙醇反应生成乙烯的过程可以解释如下：1. 脱水反应：在反应过程中，乙醇分子中的一个氢原子和一个羟基（-OH）被去除，形成一个乙烯分子和一个水分子。
这个过程被称为脱水反应，因为水分子从乙醇中脱离出来。
2. 催化剂的作用：通常情况下，乙醇反应生成乙烯需要催化剂的存在。
常用的催化剂包括浓硫酸（H2SO4）和磷酸（H3PO4）。
这些催化剂可以加速反应速率，降低反应所需的能量。
3. 温度的影响：乙醇反应生成乙烯的反应速率受到温度的影响。
通常情况下，反应温度越高，反应速率越快。
然而，过高的温度可能导致副反应的发生，降低乙烯的产率。
乙醇反应生成乙烯具有一定的应用价值和意义：1. 乙烯是一种重要的化工原料，广泛用于合成聚乙烯等塑料和化学纤维。
乙醇反应生成乙烯为乙烯的生产提供了一种重要的途径。
2. 乙烯是石油化工行业的关键原料之一，用于制备各种化学产品，如乙烯醇、乙烯醛、乙烯酸等。
乙醇反应生成乙烯可以为这些化学产品的生产提供原料。
3. 乙烯是一种重要的能源源，可以用于制备液化石油气（LPG）和液化天然气（LNG），用作燃料或替代燃料。
总结起来，乙醇反应生成乙烯是一种重要的化学反应，通过脱水反应在适当的温度和催化剂存在下将乙醇转化为乙烯。
乙烯作为一种重要的化工原料和能源源，在化工和能源领域具有广泛的应用前景。
乙醇脱水乙烯实验报告
一、实验目的1. 了解乙醇脱水制乙烯的反应原理及实验操作流程。
2. 掌握乙醇脱水制乙烯的实验条件对产物的影响。
3. 通过实验，观察并分析乙醇脱水制乙烯的反应过程及产物。
二、实验原理乙醇在催化剂的作用下，通过脱水反应生成乙烯。
该反应属于平行反应，既可以进行分子内脱水生成乙烯，又可以进行分子间脱水生成乙醚。
实验中，通过调节反应温度、催化剂种类和浓度等条件，可以控制反应方向，提高乙烯的产率。
三、实验材料与仪器1. 实验材料：乙醇、浓硫酸、沸石分子筛、NaOH、水、无水乙醇、乙醚等。
2. 实验仪器：恒温水浴锅、反应釜、冷凝管、集气瓶、量筒、滴定管、移液管、酒精灯、蒸馏装置等。
四、实验步骤1. 准备工作（1）将乙醇、浓硫酸、沸石分子筛等实验材料称量、配制。
（2）检查反应釜、冷凝管、集气瓶等实验仪器的完好性。
2. 实验操作（1）将一定量的乙醇加入反应釜中，加入适量的沸石分子筛作为催化剂。
（2）开启恒温水浴锅，将反应釜放入其中，调节温度至反应所需温度。
（3）反应一定时间后，停止加热，待反应釜冷却至室温。
（4）将反应液转移到蒸馏装置中，进行蒸馏操作，收集乙烯气体。
（5）对收集到的乙烯气体进行定量分析，测定乙烯的产率。
3. 实验结果分析（1）通过观察反应液的颜色变化、气体收集量等，分析反应过程。
（2）对收集到的乙烯气体进行定量分析，计算乙烯的产率。
（3）分析不同实验条件对乙烯产率的影响。
五、实验结果与讨论1. 反应过程观察实验过程中，反应液颜色逐渐变浅，说明乙醇逐渐被转化为乙烯。
随着反应时间的延长，气体收集量逐渐增加，说明乙烯的产率逐渐提高。
2. 乙烯产率测定通过定量分析，得到实验条件下乙烯的产率为80%。
3. 实验条件对乙烯产率的影响（1）温度：实验发现，在反应温度为150℃时，乙烯产率最高。
（2）催化剂：采用沸石分子筛作为催化剂，比浓硫酸具有更高的催化活性，且对环境友好。
（3）反应时间：实验结果表明，反应时间对乙烯产率有一定影响，但超过一定时间后，乙烯产率趋于稳定。
乙醇气相脱水制乙烯动力学实验
乙醇气相脱水制乙烯动力学实验乙醇气相脱水制乙烯动力学实验是一个研究乙醇脱水反应动力学的实验，该实验旨在探究反应条件对反应速率的影响，从而了解反应机理和动力学规律。
以下是实验的详细步骤和数据分析。
一、实验步骤1.准备实验装置：本实验采用气相反应装置，包括反应器、加热器、温度控制器、压力控制器、冷凝器、收集瓶等。
2.准备试剂：本实验采用95%乙醇作为原料，催化剂为酸性催化剂（如硫酸或磷酸）。
3.装填催化剂：将酸性催化剂装填到反应器中，确保催化剂表面平整。
4.添加原料：将95%乙醇加入到反应器中，确保液面在催化剂表面以上。
5.启动实验：开启加热器，将反应器加热到预设的反应温度，同时开启压力控制器，保持反应压力在预设值。
6.收集数据：在实验过程中，通过冷凝器收集反应产物，并记录不同时间下的产物产量。
7.实验结束：实验结束后，关闭加热器和压力控制器，取出产物进行分析。
二、数据分析1.产物分析：通过气质联用仪（GC-MS）对产物进行分析，确定产物种类及其含量。
2.动力学参数测定：根据实验数据，采用适当的动力学模型进行拟合，求得反应速率常数、活化能等动力学参数。
3.反应机理研究：结合产物分析和动力学参数测定结果，推断反应机理。
三、实验结果与讨论1.产物分析结果：实验结果表明，乙醇气相脱水制乙烯的主要产物为乙烯和水，其中乙烯的产量随反应时间的延长而增加。
2.动力学参数测定结果：通过拟合实验数据，得到反应速率常数为k=0.05min-1，活化能为Ea=300kJ/mol。
这些参数可以用于描述乙醇气相脱水制乙烯的动力学行为。
3.反应机理研究结果：结合产物分析和动力学参数测定结果，可以推断乙醇气相脱水制乙烯的反应机理为：乙醇在酸性催化剂的作用下脱去一分子水生成乙烯和水蒸气，整个反应过程包括扩散、吸附、反应和脱附等步骤。
其中，扩散和吸附是限制反应速率的步骤，而反应和脱附则相对较快。
四、结论本实验研究了乙醇气相脱水制乙烯的动力学行为，得到了反应速率常数和活化能等动力学参数，并确定了反应机理。
乙醇催化脱水制乙烯
▪ 乙烯是合成纤维、合成橡胶、合成塑料（聚乙烯及聚氯乙 烯）、合成乙醇（酒精）的基本化工原料，也用于制造氯 乙烯、苯乙烯、环氧乙烷、醋酸、乙醛、乙醇和炸药等， 尚可用作水果和蔬菜的催熟剂，是一种已证实的植物激素。
在固定床反应器中进行乙醇脱水反应研究，通过改变反应 的进料速度，可以得到不同反应条件下的实验数据，通过 对气体和液体产物的分析，可以得到在一定反应温度条件 下的反应最佳工艺条件和动力学方程。
▪ 该反应为微吸热反应，需在催化剂作用下进行，催化剂为 Al2O3，常压下即可反应，反应温度为330-340℃，反应催
实验原理
▪ 乙醇脱水生成乙烯和乙醚，是一个吸热、分子数 增不变的可逆反应。提高反应温度、降低反应压 力，都能提高反应转化率。乙醇脱水可生成乙烯 和乙醚，但高温有利于乙烯的生成，较低温度时 主要生成乙醚，有人解释这大概是因为反应过程 中生成的碳正离子比较活泼，尤其在高温，它的 存在寿命更短，来不及与乙醇相遇时已经失去质 子变成乙烯。而在较低温度时，碳正离子存在时 间长些，与乙醇分子相遇的机率增多，生成乙醚。 有人认为在生成产物的决定步骤中，生成乙烯要 断裂C-H键，需要的活化能较高，所以要在高温 才有乙烯的生成。
▪ 学习气体在线分析的方法和定性、定量分析，学习如何手动进样分 析液体成分。
▪ ▪ 学习柱塞计量泵的原理和使用方法，学会使用湿式流量计测量流体
流量。
实验仪器和药品
▪ 一、装置 ▪ 乙醇脱水固反应器，气相色谱及计算
机数据采集和处理系统，柱塞计量泵。 ▪ 二、物料 ▪ 乙醇脱水催化剂，分析纯乙醇
乙醇脱水制乙烯
乙醇脱水制乙烯一.实验目的1. 了解乙醇脱水的反应机理及实验操作方法。
2. 学会气相产物的收集方法和产物的分析方法。
3. 巩固气相色谱的使用方法。
乙烯是重要的基本有机合成原料，工业上主要是通过石油裂解气的分离而大量获得；而实验室内少量乙烯或者高纯度的乙烯，通常是以乙醇脱水制得的。
目前，由于石油短缺的影响，煤化工得到迅速发展，由煤生产的合成气可以合成甲醇，进而得到乙醇，脱水后得到合成原料-乙烯。
这个以C1化学为基础的技术路线，对于将来的发展有着极其深远的意义。
二.实验原理乙醇脱水是在酸性催化剂存在下进行的，常用的催化剂是γ-Al2O3，γ-Al2O3是在低于400℃时沉淀的Al(OH)3脱水制得的，它具有良好的催化能力，但强烈锻烧后的γ-Al2O3活性不高。
乙醇在γ-Al2O3存在下的反应有两种可能：一种是脱水反应，另一种是脱氢反应。
(a) 脱水反应乙醇脱水能够生成烯烃和醚类，其反应式如下：C2H5OH⇔C2H4+H2O2C2H5OH⇔C2H5OC2H5 + H2O反应的方向决定于温度，温度愈低，醚类的产率愈高。
图2-1表示了这个关系。
从图中我们可以看到在γ-Al2O3存在下，在350℃时乙醇实际可以全部分解为乙烯。
图2-1 1.乙烯的产率 2.醚的产率 3.被分解的醇在酸性非均相催化剂存在下，乙醇脱水的反应机理很可能是在催化剂表面吸附层中，醇与H +先形成正碳离子，然后分解为烯烃。
C 2H 5OH + H +→ C 2H 5OH 2+C 2H 5OH 2+→ C 2H 5++ H 2OC 2H 5+→ C 2H 4+ H +如果一个C 2H 5+与一个分子的乙醇作用，则生成醚。
C 2H 5++ C 2H 5OH → C 2H 5OC 2H 5+ H +(b) 脱氢反应γ-Al 2O 3不仅能有脱水作用，也能使乙醇脱氢生成乙醛。
由上述分析我们可以看到，控制反应温度是比较关键的一步。
温度过低，乙醚的产率太高；温度太高，则有深度反应发生，产生甲烷、氢、焦油、炭黑、CO 2、CO 等。
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二、操作规程
（一）实验前准备工作 1. 催化剂填装 2. 气密性检验
（二）升温与温度控制
升温前必须检查热电偶和加热电路接线是否正确，无误 后开启加热开关分别打开床上段、下段、扩大段、预热的加 热开关，此时控温仪表有温度数值显示，操作仪表参数，使 OpH在10-20之内。
（三）停车
关闭加热电源机液体进料泵，反应器在通气状态下降温 至250℃后再关闭其它电源。
六、 固体流态化的基本概念
（一）固体流态化现象
（二）散式流化床和聚式流化床 1、散式流化床
2、聚式流化床 当流体魏气体时，即气固系统的流化床中，气体流速超过临界流
化速度以后，有相当一部分气体以气泡形式通过床层，气泡在床层中 上升并相互聚并，引起床层的波动，这种波动随流速的增大而增大。
3、两种流化态的判别 颗粒与流体之间的密度差是散式流化和聚式流化之间的主要区别。
在设备上附有与不锈钢流化床相同尺寸的玻璃流化床，可 进行冷态流化床性能试验。
第四节 操作规程
一、技术指标
1.气体流量： ;0—1L/min（氮气）。 2.最高操作压力： 0～0.25MPa。 3.催化剂填装量：10～30ml。 4.反应器：反应段 Φ外25×2.5mm，长450mm， 扩大段
φ76×3 mm，长180mm，总长630mm，1Cr18Ni9Ti;顶部 有加料口；出口有通氮气口。反应炉为三段控温，每 段功率为1KW。 5.预热器 ：φ12mm，长250mm，1Cr18Ni9Ti；预热炉 0.5KW。 6.最高使用温度 预热器： 0～300℃；反应器 ： 600℃。 7.液分离器 ：φ外45mm，长200mm，1Cr18Ni9Ti； 8.液体流量：0—80ml/hr。
了解气相色谱的原理和构造、正常使用和分析 条件选择。
第一节 概述
一、乙烯
通常情况下，乙烯是一种无色稍有气味的气体，少量乙 烯具有淡淡的甜味，密度为1.25g/L，比空气的密度略小， 难溶于水，易溶于四氯化碳等有机溶剂。
二、乙醇
乙醇是是无色、透明、有香味、易挥发的液体 工业酒精和卫生酒精中含有少量甲醇,有毒,不能掺水饮用。
任务题
1、讲述乙醇脱水的反应原理 2、流化床的异常现象有哪些？ 3、气相色谱仪六通阀的工作原理是 什么
三、乙醇脱水动力学
A、B一级反应速度方程式：
四、流化床反应器中的传质
（一）颗粒与流体间的传质 （二）气泡与乳化相间的传质
五、流化床反应器内的传热
由于流化床中流体与颗粒的快速循环，流化床具有传热效 率高，床层温度均匀的优点。气体进入流化床后很快达到流化 床温度。
（三）流化床的压降与流速
（四）流化床中的气泡及其行为
七、流化床中常见的异常现象及处理方法 (一)沟流现象
（二）大气泡现象
流化床中生成的气泡在上升过程中不断合并和长大，直到床面 破裂是正常现象。
通常床层较高，气速较大时容易产生大气泡现象。在床层内加 设内部构件可以避免产生大气泡，促使平稳流化。
（三）腾涌现象
三、乙醚
乙醚是一种醚。古老的合成有机化合物之一。无色液体， 极易挥发，气味特殊；极易燃
第二节 基本原理
一、乙醇脱水反应原理
乙醇脱水依催化剂类型、反应温度、压力、接触时间（加料 速度）的不同其过程也不同。但总的反应时由下列反应式组成。
乙醇脱水反应
二、流化床操作原理
流态化现象可以由气体、液体与固体颗粒形成气固流 态化、液固流态化或气—液—固三相流态化。
就是在大气泡状态下继续增大气速，当气泡直径大到与床径 相等时，就会将床层分为几段，变成一段气泡和一段颗粒的相互 间隔状态。
第三节 装置流程
一、工艺流程图
二、装置说明
气固相催化反应流化床是一种在反应器内由气流作用使催 化剂细粒子上下翻滚作剧烈运动的床型。它的换热效果比固定 床优越，能及时把反应热移走，床层温度均匀，避免产物产生 过热现象，提高了催化剂的反应效率。
第七章 乙醇脱水制乙烯
《化工中试技术》 主编：王德堂 刘颖 刘鹏升
主审：金万祥
第一节 概述 第二节 基本原理 第三节 装置流程 第四节 操作规程
本 章 内 容
学习目标
通过操作乙醇脱水制乙醚实验装置，学习工艺 流程、反应机理、气固相管式催化反应器的构造和原 理及使用方法等，熟悉不同目的产物的反应条件和对 正、副反应的影响及催化剂的作用，具有反应器正常 操作和安装、动态控制仪表的使用、床层温度分布和 控制等能力，同时学会设定温度和加热电流大小、气 体在线分析的方法、柱塞泵的使用、湿式流量计测量。