固定床乙醇脱水制乙烯反应研究实验

合集下载

乙醇气相脱水制乙烯

乙醇气相脱水制乙烯

实验乙醇气相脱水制乙烯反应动力学描述了化学反应速度与各种因素(如浓度、温度、压力、催化剂等)之间的定量关系。

动力学在反应过程开发和反应器设计过程中起着重要的作用。

它也是反应工程学科的重要组成部分。

在实验室中,乙醇脱水是制备纯净乙烯的最简单方法。

常用的催化剂有:浓硫酸液相反应,反应温度约170℃。

三氧化二铝气-固相反应,反应温度约360℃。

分子筛催化剂气-固相反应,反应温度约为300℃。

(一)实验目的1.巩固所学有关反应动力学方面的知识。

2.掌握获得反应动力学数据的手段和方法。

3.学会实验数据的处理方法,并能根据动力学方程求出相关的动力学参数值。

(二)实验原理乙醇脱水属于平行反应。

既可以进行分子内脱水生成乙烯,又可以进行分于间脱水生成乙醚。

一殷而言,较高的温度有利于生成乙烯,而较低的温度有利于生成乙醚。

因此,对于乙醇脱水这样一个复合反应,随着反应条件的变化,脱水过程的机理也会有所不同。

借鉴前人在这方而所做的工作,将乙醇在三氧化二铝催化剂作用下的脱水过程描述成:气固相催化反应是一个多步骤的反应,它包括以下七个步骤:1. 反应物分子由气流主体向催化剂的外表面扩散(外扩散);2. 反应物分子由催化剂外表面向催化剂微孔内表面扩散(内扩散);3. 反应物分子在催化剂微孔内表面上被吸附(表面吸附);4. 吸附的反应物分子在催化剂的表面上发生化学反应,转化成产物分子(表面反应);5. 产物分子从催化剂的内表面上脱附下来(表面脱附);6. 脱附下来的产物分子从微孔内表面向催化剂外表面扩散(内扩散);7. 产物分子从催化剂的外表面向气流主体扩散。

这七个步骤可分为物理过程和化学过程。

其中步骤1、2、6、7为物理扩散过程,步骤3、4、5为化学过程。

在化学过程中,步骤3、步骤5分别为化学吸附和化学脱附过程,步骤4为表面化学反应过程。

整个反应的总速率取决于这7个步骤中阻力最大的一步,该步骤称为反应的速率控制步骤。

如果步骤1或7为控制步骤,称反应为外扩散控制反应;如果步骤2或6为控制步骤,称反应为内扩散控制反应;如果步骤3、4或5的任何一步为控制步骤,称反应过程为反应控制或动力学控制。

实验4 乙醇脱水

实验4 乙醇脱水

化工专业实验报告实验名称:固定床乙醇脱水反应研究实验姓名:邢瑞哲实验时间:2014.04.15同组人:徐晗、苟泽浩专业:化学工程与工艺组号: 3 学号: 3011207058 指导教师:实验成绩:固定床乙醇脱水反应研究实验实验报告固定床乙醇脱水反应研究实验1. 实验目的①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;②学习气固相管式催化反应器的构造、原理和使用方法,学习反应器正常操作和安装,掌握催化剂评价的一般方法和获得适宜工艺条件的研究步骤和方法;③学习动态控制仪表的使用,如何设定温度和加热电流大小,怎样控制床层温度分布;④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。

了解气相色谱的原理和构造,掌握色谱的正常使用和分析条件选择;⑤学习微量泵和蠕动泵的原理和使用方法,学会使用湿式流量计测量流体流量。

2. 实验仪器和药品实验仪器:乙醇脱水气固反应器;气相色谱及计算机数据采集和处理系统;精密微量液体泵;蠕动泵。

药品:ZSM-5型分子筛乙醇脱水催化剂;分析纯乙醇;蒸馏水。

3. 实验原理乙烯是重要的基本有机化工产品。

乙烯主要来源于石油化工,但是由乙醇脱水制乙烯在南非、非洲、亚洲的一些国家中仍占有重要地位。

乙醇脱水生成乙烯和乙醚,是一个吸热、分子数增多的可逆反应。

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在,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,所以要在高温才有和于乙烯的生成。

目前,在工业生产方面,乙醚绝大多数是由乙醇在浓硫酸液相作用下直接脱水制得。

化学实验报告制取乙烯(3篇)

化学实验报告制取乙烯(3篇)

第1篇实验名称:制取乙烯实验日期:2023年X月X日实验目的:1. 学习实验室制取乙烯的方法。

2. 掌握乙醇脱水反应的原理和操作步骤。

3. 了解反应条件对产物的影响。

4. 培养实验操作技能和安全意识。

实验原理:乙醇在浓硫酸的催化作用下,加热至170℃左右时,会发生消去反应,生成乙烯和水。

反应方程式如下:\[ C_2H_5OH \xrightarrow{H_2SO_4, 170℃} C_2H_4 + H_2O \]实验仪器与试剂:1. 仪器:酒精灯、试管、试管夹、烧杯、铁架台、导管、集气瓶、橡胶塞、玻璃片、温度计。

2. 试剂:无水乙醇、浓硫酸、碎瓷片。

实验步骤:1. 取一支干燥的试管,加入约5ml无水乙醇。

2. 慢慢加入浓硫酸,边加边振荡,使混合液均匀。

3. 在试管中加入少量碎瓷片,防止暴沸。

4. 用橡胶塞密封试管,插入温度计,温度计的水银球应位于液面以下。

5. 将试管固定在铁架台上,用酒精灯加热,控制温度在170℃左右。

6. 观察反应现象,当观察到有气体产生时,将导管插入集气瓶中,收集乙烯气体。

7. 实验结束后,关闭酒精灯,将试管中的液体倒入烧杯中,用水冲洗试管。

8. 将收集到的乙烯气体用点燃的火柴检验,观察火焰的颜色和声音。

实验现象:1. 加热过程中,试管内出现大量气泡,表明有气体产生。

2. 集气瓶中收集到的气体,用火柴点燃,火焰明亮,伴有“嘭”的一声,表明气体为乙烯。

实验结果:1. 成功制取乙烯气体。

2. 实验过程中,温度控制在170℃左右,反应现象明显。

实验分析:1. 本实验成功制取了乙烯气体,验证了乙醇在浓硫酸催化下加热至170℃左右可以发生消去反应生成乙烯。

2. 实验过程中,温度对反应有重要影响,温度过高或过低都会影响产物的生成。

3. 实验过程中,应注意安全操作,避免发生意外。

实验总结:1. 本实验学习了实验室制取乙烯的方法,掌握了乙醇脱水反应的原理和操作步骤。

2. 通过实验,了解了反应条件对产物的影响,培养了实验操作技能和安全意识。

制取乙烯实验报告

制取乙烯实验报告

制取乙烯实验报告制取乙烯实验报告一、引言乙烯是一种重要的有机化合物,广泛应用于化工、医药、塑料等领域。

本实验旨在通过酒精的脱水反应制取乙烯,了解乙烯的制备原理和实验过程,同时探讨实验条件对乙烯产率的影响。

二、实验原理乙烯的制备主要通过酒精的脱水反应实现。

当酒精与浓硫酸反应时,酒精分子中的羟基被硫酸亲电性氧原子攻击,形成水分子和烯烃。

其中,乙醇在酸性条件下脱水生成乙烯的反应方程式为:CH3CH2OH → CH2=CH2 + H2O三、实验步骤1. 实验前准备:准备好所需的试剂和仪器设备,包括乙醇、浓硫酸、干燥管、集气瓶等。

2. 实验操作:将一定量的乙醇与浓硫酸按一定比例混合,然后将混合液倒入干燥管中。

在集气瓶中装入适量的水,并用水封法收集产生的乙烯气体。

3. 实验观察:观察产生的气泡、气体颜色和气味等变化,并记录下来。

4. 数据处理:根据实验结果计算乙烯的产率,并进行相关分析。

四、实验结果与分析在实验过程中,我们观察到乙醇与浓硫酸反应后产生了大量气泡,并且气体呈无色、无臭的状态。

根据实验数据计算,乙烯的产率为X%。

通过对产率与实验条件的关系进行分析,我们发现以下几点:1. 浓硫酸的用量:实验中我们尝试了不同浓度的硫酸,发现当浓度过低时,乙醇的脱水反应不完全,乙烯产率较低;而当浓度过高时,硫酸过度吸附乙醇分子,同样会导致乙烯产率下降。

2. 反应温度:实验中我们控制了反应温度,发现较高的温度可以促进乙醇分子的脱水反应,提高乙烯产率。

但当温度过高时,乙烯易于发生副反应,降低产率。

3. 反应时间:实验中我们尝试了不同的反应时间,发现随着反应时间的延长,乙烯产率逐渐增加,但达到一定时间后产率趋于稳定。

这是因为乙醇分子的脱水反应需要一定的时间,但过长的反应时间会导致乙烯的进一步分解。

五、实验结论通过本实验,我们成功制备了乙烯,并获得了一定的产率。

实验结果表明,乙烯的制备受到多个因素的影响,包括浓硫酸的用量、反应温度和反应时间等。

乙醇脱水反应实验

乙醇脱水反应实验

乙醇脱水反应实验一、实验目的1.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、付反应的影响规律和生成的过程。

2.学习气固相管式催化反应器的构造、原理和使用方法,学习反应器正常操作和安装,掌握催化剂评价的一般方法和获得适宜工艺条件的研究步骤和方法。

3.学习动态控制仪表的使用,如何设定温度和加热电流大小,怎样控制床层温度分布。

4.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。

了解气相色谱的原理和构造,掌握色谱的正常使用和分析条件选择。

5.学习微量泵和蠕动泵的原理和使用方法,学会使用湿式流量计测量流体流量。

二、实验仪器和药品及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,精密微量液体泵,蠕动泵。

ZSM-5型分子筛乙醇脱水催化剂,分析纯乙醇,蒸馏水。

三、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。

乙醇在催化剂存在下受热发生脱水反应,既可分子内脱水生成乙烯,也可分子间脱水生成乙醚。

本实验采用ZSM -5分子筛为催化剂,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。

反应机理为: 主反应: 25242C H O H C H +H O → 副反应: 25255222C H O H C H O H C +H O →在实验中,由于两个反应生成的产物乙醚和水留在了液体冷凝液中,而气体产物乙烯是挥发气体,进入尾气湿式流量计计量总体积后排出。

乙醇气相脱水制乙烯实验报告(一)

乙醇气相脱水制乙烯实验报告(一)

乙醇气相脱水制乙烯实验报告(一)
乙醇气相脱水制乙烯实验报告
实验目的
•研究乙醇气相脱水制乙烯的实验条件和产物收率
•探究乙醇脱水反应机理
实验原理
•乙醇气相脱水反应:乙醇在高温下与催化剂作用生成乙烯和水•催化剂:常用的催化剂有磷酸系催化剂、硅铝酸盐等
实验步骤
1.准备实验装置:包括加热器、冷凝器、反应容器等
2.将乙醇与催化剂按一定比例加入反应容器中
3.将装置密封,加热至特定温度,并控制温度保持稳定
4.收集冷凝水,记录产物乙烯的收率
5.进行实验单点和多点对比实验,研究不同条件下的乙醇脱水反应
情况
实验结果
•控制温度为300°C、催化剂为磷酸系催化剂的实验,乙醇脱水产物乙烯收率为70%
•提高温度至400°C,乙醇脱水产物乙烯收率上升至80%
结论
•乙醇气相脱水制乙烯是一种有效的方法,可以通过调节温度和催化剂种类来控制乙烯的产率
•高温对乙醇脱水反应有促进作用,但过高温度可能导致副反应的发生和产物选择性的降低
实验改进
•进一步研究不同催化剂在乙醇脱水反应中的催化活性和选择性•调查不同温度下乙醇脱水反应的反应动力学特性
以上是本次乙醇气相脱水制乙烯实验的相关报告。

通过实验的不断改进和深入研究,有望在工业生产中应用该方法来制备乙烯。

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

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。

天津大学乙醇脱水反应研究实验(论文资料)

天津大学乙醇脱水反应研究实验(论文资料)

乙醇脱水反应研究实验一、实验目的1.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。

2.学习气固相管式催化反应器的构造、原理和使用方法,学习反应器正常操作和安装,掌握催化剂评价的一般方法和获得适宜工艺条件的研究步骤和方法。

3.学习动态控制仪表的使用,如何设定温度和加热电流大小,怎样控制床层温度分布。

4.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。

了解气相色谱的原理和构造,掌握色谱的正常使用和分析条件选择。

5.学习微量泵和蠕动泵的原理和使用方法,学会使用湿式流量计测量流体流量。

二、实验原理1.实验仪器和药品:乙醇脱水固定床反应器,精密微量液体泵,蠕动泵,锥形瓶,烧瓶。

气相色谱仪GC−910及计算机数据采集和处理系统:载气1柱前压:0.06MPa载气流量:36ml/min载气2柱前压:0.07MPa 载气流量:28ml/min桥电流:90mA 讯号衰减:1(而后调节为2)柱箱温度:107℃气化室温度:110℃检测器温度:89℃ZSM-5型分子筛乙醇脱水催化剂,分析纯乙醇,纯乙醚,蒸馏水。

2.反应机理: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在,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。

反应式如下:主反应:C2H5OH→C2H4+H2O副反应:2C2H5OH→C2H5OC2H5+H2O3.催化机理:ZSM-5分子筛,因其具有亲油疏水性,在催化脱水性能方面更具有优势。

  1. 1、下载文档前请自行甄别文档内容的完整性,平台不提供额外的编辑、内容补充、找答案等附加服务。
  2. 2、"仅部分预览"的文档,不可在线预览部分如存在完整性等问题,可反馈申请退款(可完整预览的文档不适用该条件!)。
  3. 3、如文档侵犯您的权益,请联系客服反馈,我们会尽快为您处理(人工客服工作时间:9:00-18:30)。

固定床乙醇脱水制乙烯反应研究实验学校:齐齐哈尔大学化学学院:化学与化学工程学院班级:化工112 马林福,何青云,张杰化工113 贾楠,王丽博指导教师:***日期:2014年11月26日固定床乙醇脱水制乙烯反应研究实验贾楠,马林福,王丽博,何青云,张杰(齐齐哈尔大学化学与化学工程学院,161006)摘要:乙烯是重要的基本有机化工产品。

在固定床反应器中进行乙醇脱水反应研究,反应产物随着反应温度的不同,可以生成乙烯和乙醚。

温度越高,越容易生成乙烯,温度越低越容易生成乙醚。

实验中,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,可以得到反应温度下的最佳工艺条件。

关键词:乙烯;进料速度;固定床反应器;最佳工艺条件;Abstract:Ethylene is an important basic organic chemical products.For ethanol dehydration reactionresearch in a fixed bed reactor,reaction products can be ethylene or ether with a different reaction temperature in a chemical reaction that the higher temperature,the more tend to generate ethylene and the lower temperature,the more tend to generate ether.By changing the speed of incoming materials of reactions,the experimental datas dissective to get the best process conditions are obtained in a different reaction condition.Key words:ethylene;feed rate;fixed bed reactor;the best process conditions1前言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在,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,所以要在高温才有和于乙烯的生成。

乙醇在催化剂存在下受热发生脱水反应,既可分子内脱水生成乙烯,也可分子间脱水生成乙醚。

现有的研究报道认为,乙醇分子内脱水可看成单分子的消去反应,分子间脱水一般认为是双分子的亲核取代反应,这也是两种相互竞争的反应过程,具体反应式如下:C2H5OH → C2H4 + H2O (1)C2H5OH → C2H5OC2H5 +H2O (2)研究发现,通过对反应热力学函数的计算分析可了解到乙醇脱水制乙烯、制乙醚是热效应相反的两个过程,升高温度有利于脱水制乙烯(吸热反应),而降低温度对脱水制乙醚更为有利(微放热反应),所以要使反应向要求的方向进行,必须要选择相适应的反应温度区域,另外还应该考虑动力学因素的影响。

本实验采用ZSM-5分子筛为催化剂,在固定床反应器中进行乙醇脱水反应研究,反应产物随着反应温度的不同,可以生成乙烯和乙醚。

温度越高,越容易生成乙烯,温度越低越容易生成乙醚。

实验中,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,可以得到反应温度下的最佳工艺条件和动力学方程。

反应机理如下:主反应:C2H5OH → C2H4 + H2O (1)副反应:C2H5OH → C2H5OC2H5 +H2O (2)在实验中,由于两个反应生成的产物乙醚和水留在了液体冷凝液中,而气体产物乙烯是挥发气体,进入尾气湿式流量计计量总体积后排出。

对于不同的反应温度,通过计算不同的转化率和反应速率,可以得到不同反应温度下的反应速率常数,并得到温度的关联式。

2 实验部分2.1 实验仪器和药品仪器: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,精密微量液体泵,蠕动泵。

药品:ZSM-5型分子筛乙醇脱水催化剂,分析纯乙醇,蒸馏水。

2.2 实验步骤1.按照实验要求,将反应器预热段温度设定为,反应管上段,中段,下端温度分别为340,370330。

2.在温度达到设定值后,继续稳定分钟,然后开始加入乙醇,加料速度设定为3.反应进行10分钟后,正式开始实验。

先换掉反应器下的吸收瓶,并换上清洗干净的新瓶。

记录湿式流量计的读数,应每隔一定时间记录反应温度和尾气流量等实验条件。

4.每个流量反应30分钟,然后取出吸收瓶中的液体,用天平对液体产物准确称重,并进行色谱分析。

5.依次改变乙醇的加料速度为、,1.4重复上述实验步骤,则得到不同加料速度下的原料转化率、产物乙烯收率、副产物乙醚的生成速率等。

6.实验结束后,关闭进料开关。

继续加热20分钟,之后关闭各加热器,打开尾液收集器阀门,放掉尾液,关闭总电源。

3 结果与讨论表1 热导池检测器上f i(载气H2)出现顺序 1 2 3 4组分i 乙烯水乙醇乙醚校正因子 2.09×10-2 3.05×10-2 1.39×10-2 9.05×10-3进料量为 1.4ml∕min,得到液相产品m=m2−m1=49.884−38.127=11.757g同理=0.527表2 各流量下乙醇、水的质量分数流率ml∕min 液相质量g0.8 10.007 0.754 0.2461.0 14.916 0.430 0.5701.2 20.476 0.540 0.4601.4 11.757 0.428 0.5721.6 33.654 0.801 0.199转化率,选择性和收率的计算乙醇进料量Q=ρF乙=0.789 1.40=1.1046g∕min28min内进料物质的量n乙。

=1.104628∕46.07=0.6713mol湿式流量计测得乙烯体积V=4.800-0.528=4.2722L标准状况下乙烯n eth=PV∕RT=101.325 4.2722∕(8.314293.15)=0.178mol 由气相色谱测得的结果可得乙醇物质的量n乙=表3 计算各数据如下表流率ml∕min 乙醇进料流量g∕min乙醇反应时间内物质的量n乙。

∕mol 乙烯物质的量n et h∕mol0.8 0.631 0.411 0.2601.0 0.789 0.514 0.198 1.2 0.947 0.617 0.190 1.4 1.105 0.671 0.178 1.6 1.262 0.822 0.083乙醇的转化率X= (n乙。

− n乙)∕n乙。

=78.25%乙烯的收率Y eth= n eth∕n乙。

=26.52%乙烯的选择性S= Y eth∕X=26.52%∕78.25%=0.339表4 进料流量与转化率、收率和选择性数据表流率ml∕min 乙醇转化率乙烯收率乙烯选择性0.8 0.856 0.632 0.7391.0 0.729 0.385 0.5281.2 0.611 0.308 0.5051.4 0.783 0.265 0.3391.6 0.288 0.101 0.351图1 进料流量与转化率、收率和选择性关系图4 结论由图1可知,随着进料速度的增大,反应的乙醇转化率、乙烯收率、乙烯选择性都减小,而副产物乙醚的含率增加。

为方便分析,将反应器简化为管式反应器(PFR),且忽略温度和生成气体体积对空时的影响。

反应器中主要进行以下反应:主反应:副反应:将两个反应看出基元反应,则有:因此有所以可知当增大时,减小,即减小。

所以当增加进料速度时,乙醇转化率减小,与实验结果相符。

又有可知当增大时,因为减小,所以增大,进而减小。

所以当增加进料速度时,乙烯的收率减小,与实验结果相符。

乙烯瞬时选择性为可知,当增大时,减小,与实验结果相符。

催化剂理论解释乙醇进料流量增大,说明反应空速增大。

随着反应空速的增大,乙醇的转化率降低,乙烯的收率下降,反应对乙烯的选择性也降低。

空速是指单位时间内,单位体积(或质量)的催化剂所通过的反应物的体积(或质量)。

乙醇进料流量增大,反应空速增大,反应物乙醇在催化剂床层的停留时间缩短,即有一部分乙醇没来得及反应就随气流离开反应器,随后进入反应产物中,并且进料流量越大,未反应的乙醇的量就越多。

所以,随着乙醇进料流量增大,乙醇转化率降低,乙烯收率下降,反应对乙烯的选择性也降低。

参考文献[1] 贾丽华,郭祥峰,李金龙.化学工程与工艺综合实验.哈尔滨工程大学出版,2009,9[2] 赵本良,赵宝中. 以杂多酸催化法乙醇脱水制乙烯[J].东北师大学报(自然科学版),1995,(01):70-72.[3] 赵本良,王静波,王春梅. 杂多酸催化剂催化乙醇脱水制乙烯[J].东北师大学报(自然科学版),1997,(03):41-43.附图气相色谱测量结果第一组气样:流速0.8 ml/min峰号峰名保留时间峰高峰面积含量1 0.523 4559.933 30686.100 95.93142 2.373 96.636 1301.450 4.0686 液样:峰号峰名保留时间峰高峰面积含量1 0.473 19219.174 135933.188 87.08102 1.115 1207.277 20166.465 12.9190 第二组气样:1.0 ml/min峰号峰名保留时间峰高峰面积含量1 0.507 5738.228 37584.750 98.43202 1.415 76.379 598.700 1.5680 液样:峰号峰名保留时间峰高峰面积含量1 0.523 2720.302 22024.564 37.67822 0.982 2327.556 36429.836 62.3218 第三组.气样:1.2 ml/min峰号峰名保留时间峰高峰面积含量1 0.490 4559.842 27956.600 100.0000 液样:峰号峰名保留时间峰高峰面积含量1 0.515 1879.540 14858.680 28.00442 0.923 2521.560 38199.621 71.9956 第四组气样:1.4 ml/min峰号峰名保留时间峰高峰面积含量1 0.465 5386.979 31897.199 96.04482 2.132 89.041 1313.550 3.9552 液样:峰号峰名保留时间峰高峰面积含量1 0.490 2477.767 18402.078 37.87182 0.915 2153.326 30188.373 62.1282 第五组气样:1.6 ml/min峰号峰名保留时间峰高峰面积含量1 0.448 5169.816 29803.449 100.0000 液样:峰号峰名保留时间峰高峰面积含量1 0.523 671.132 4462.991 10.19282 0.848 2900.287 39322.930 89.8072。

相关文档
最新文档