固定床乙醇脱水制乙烯反应研究实验

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1、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：韩福忠日期：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

2、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：Ethyleneisanimportantbasicorganicchemicalproducts.Forethanoldehydrationreactionresearchinafixedbedreactor,reactionproductscanbeethyleneoretherwithadifferentreactiontemperatureinachemicalreactionthatth

3、ehighertemperature,themoretendtogenerateethyleneandthelowertemperature,themoretendtogenerateether.Bychangingthespeedofincomingmaterialsofreactions,theexperimentaldatasdissectivetogetthebestprocessconditionsareobtainedinadifferentreactioncondition.Keywords：eth

4、ylene；feedrate；fixedbedreactor；thebestprocessconditions1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

5、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

6、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

7、)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

8、，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10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