乙醇气相脱水制乙烯动力学实验

化工专业实验报告

实验名称：乙醇气相脱水制乙烯动力学实验

学院：化学工程学院

专业：化学工程与工艺

班级：化工班

姓名：学号

同组者姓名：

指导教师：

日期：

一、实验目的

1、巩固所学的有关动力学方面的知识；

2、掌握获得的反应动力学数据的方法和手段；

3、学会动力学数据的处理方法，根据动力学方程求出相应的参数值；

4、熟悉内循环式无梯度反应器的特点以及其它有关设备的使用方法，提高自己的实验技能。

二、实验原理

乙醇脱水属于平等反应。既可以进行分子内脱水成乙烯，又可以分子间脱水

生成乙醚。一般而言，较高的温度有利于生成乙烯，而较低的温度则有利于生成乙醚。

较低温度：O H H OC H C OH H C 25252522+→ 较高温度：O H H C OH H C 24252+→

三、实验装置、流程及试剂 1.装置

本实验装置由三部分构成。

第一部分是有微量进料泵、氢气钢瓶、汽化器和取样六通阀组成的系统。 第二部分是反应系统。它是由一台内循环式无梯度反应器，温度控制器和显示仪表组成。

第三部分是取样和分析系统。包括取样六通阀，产品收集器和在线气相色谱信。 2.实验流程

内循环无梯度反应色谱实验装置流程示意图K3-进气旁路调节阀；K2-阀箱产物流量调节；K3-气液分离后尾气调节；J-进液排放三通阀；1-气体钢瓶；2－稳压阀；3-转子流量计；4-过滤器；5-质量流量计；6-缓冲器；7－压力传感器；8－预热器；9-预热炉；10-反应器；11-反应炉；12-马达;13-恒温箱;14-气液分离器；15-调压阀;16-皂膜流量计；17-加料泵

12

内循环无梯度反应色谱实验装置流程示意图

3.试剂和催化剂：无水乙醇，优级纯；分子筛催化剂，60～80目，重0.4g 。

四、实验步骤

1、打开H 2钢瓶使柱前压达到0.5kg/cm 2确认色谱检测中截气通过后启动色谱，柱温110℃，汽化室130℃，检测室温达到120℃，待温度稳定后，打开热导池——微电流放大器开关，桥电流至100mA ；

2、在色谱仪升温的同时，开启阀恒温箱加热器升温至110℃，开启保温加热器升温至180℃；

3、打开反应器温度控制开关，升温，同时向反应器冷却水夹套通冷却水；

4、打开微量泵，以小流量向气化器内通原料乙醇；

5、在200～380℃之间选择三个温度，测定每5分钟内反应后乙醇和水的质量并记录，每个温度测定2~3次。

五、数据处理

乙醇进料速度：0.3ml/min 乙醇每5min 内进料质量：1.5×0.79=1.185g

乙醇密度：ρ=0.79g/ml 分子筛催化剂用量：0.4g

表1 数据记录表

表二数据处理结果表

表中：

乙醇的转化率=反应掉的乙醇摩尔数/原料中的乙醇的摩尔数

乙烯的收率=生成的乙烯量/原料中乙醇的摩尔数

乙烯的生成速率=（乙醇的进料速度×乙烯的收率）/催化剂用量

计算：189.2~192.0℃下乙烯的摩尔数=(1.185-1.16)/28=8.93×10-4mol

进料乙醇的摩尔数=1.185/46=0.0258mol

产物总的摩尔数=0.0258+8.93×10-4=0.0267mol

乙烯所占的百分比=8.93×10-4/0.0267×100%=3.345%

乙烯收率=8.93×10-4/0.0258=0.0346

乙烯生成速率=8.93×10-4/(5×0.4)=4.465×10-4mol/(g·min) 同理可得222.0~223.0℃，247.0~249.0℃下的数据。

六、实验结果讨论：。

对于上表中所得到的实验结果存在有一定的误差，并且在做实验当中有几组数据偏大，其原因可能是：

1、乙醇不纯，不是真正的无水乙醇。

2、微量泵仪器本身和天平都存在有系统误差。

3、秒表计时有时也会给结果带来误差。

如果实验中每次测量时间久点的话，实验结果的准确性会更高，但是这样又很耗时。总之要想保证实验的准确度，务必保证反应温度的恒定，进料乙醇体积，秒表计时的测量准确性，还要有较高的实验技能。