天津大学化工学院专业实验实验报告4 乙醇脱水.pdf

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。但生产设备会受到严重腐蚀，而且排出的废酸会造成严重的环境污染。 因此，研究开发可以取代硫酸的新型催化体系已成为当代化工生产中普遍关注的 问题。目前，在这方面的探索性研究已逐渐引起人们的注意，大多致力于固体酸 催化剂的开发，主要集中在分子筛上，特别是ZSM-5分子筛。 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 1    固定床乙醇脱水反应研究实验  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，反应类型为气固相催化反应。其反应过程可以分为以下几个过程： ① 反应物分子 有气相主体扩散到催化剂颗粒外表面； ② C H OH分子由颗粒外表面向孔内扩散，到达可进行吸附/反应的活性中心； 2 5 ③ 依次进行C H OH的吸附，C