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乙醇脱水反应实验
7页1、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,
2、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CH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ZSM5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:C H OH T C H +H O2 5 2 4 2副反应: 2C H OH T C H OH C +H O2 5 2 5 5 2 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。A.B.POOT研究了在AlO上乙醇脱水的动力学,导出了一级反应速度方程23式:v In=a+Pv y01 一 y0其中:v乙醇的加料速度(毫克分子/分)y乙醇
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