实验室乙醇制乙烯副反应探析及废液处理探究

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1、实验室乙醇制乙烯副反应探析及废液处理探究乙烯是石油化工的基础原料之一，随着石油资源的日益枯竭，非石油路线生产乙烯又成为研究热点。因此，用生物乙醇催化脱水制乙烯具有潜在的经济价值。同时，乙烯的制备又是有机化学教学中一个重要的实验。制备乙烯最常用的方法有乙醇分子间脱水和漠乙烷脱澳化氢。但卤代烷的蒸气有毒，而乙醇价廉易得，所以，实验室通常用95%乙醇、浓硫酸、五氧化二磷和少量干净的河沙，迅速加热升温至160°C-170°C制取乙烯。该法制取乙烯，优点是：原料便宜易得、装置简单，一般实验室皆可完成；缺点是：1.副反应多、产率低、气体纯度低。2•反应温度较髙，对温度控制要求

2、严格。3•热的浓硫酸有很强的腐蚀性，操作有一定的危险性。4.产生的杂质气体难闻，有些有毒，对环境有污染。5.反应剩余残渣附着于瓶壁，不易清洗。针对这些缺点，教学科研工作者进行了广泛的探讨改进，对该方法可能发生的副反应进行了全面的分析，以期使大家能更深入认识该反应。一、实验室乙醇制乙烯的反应1.主反应2.反应机理CH3CH20H+H0S020H-*CH3CH20S020H+H20CH3CH20S020H-*CH2=CH2t+H2S04先让乙醇与浓硫酸作用生成硫酸氢乙酯，反应放热，必要时可浸在冷水中冷却片刻，并边加浓硫酸边摇防止乙醇炭化。然后再加热制取乙烯，由于硫酸氢

3、乙酯沸点高，避免乙醇大量蒸发。在此反应中，浓硫酸既是催化剂，又是吸水剂，加少量的五氧化二磷可吸收反应过程中产生的水分，保持反应能快速平稳的进行，减缓乙醇的炭化和二氧化碳的生成。洗涤过的河沙，一是作为硫酸氢乙酯分解为乙烯的催化剂，二是减少泡沫的生成，使反应顺利进行。3.可能发生的副反应和产生的杂质（1）分子间脱水生成乙瞇■反应机理：CH3CH2OH+HOSO2OH-*CH3CH2OSO2OH+H2OCH3CH2OSO2OH+CH3CH2OH—CH3CH2OCH2CH3+H2S04乙醞是该方法主要的副产物。硫酸氢乙酯与乙醇在17CTC分解生产乙烯，而在14（TC时则生

4、成乙瞇，故实验中乙醇用量低于浓硫酸，让乙醇都生成硫酸氢乙酯，且要求强热使温度迅速达到i6（rc以上，以减少乙瞇生成的机会。（2）脱水生成炭黑CH3CH20H+H2S04（浓）BC+S02t+H20C+2H2S04=C02t+2S02t+2H20炭化是该方法常见的现象。热的浓硫酸具有强烈的脱水性，能使乙醇脱水炭化变黑。浓硫酸还具有强氧化性，加热时能把生成的部分碳氧化成二氧化碳，硫酸被还原成二氧化硫O（3）氧化生成一氧化碳、二氧化碳CH3CH20H+H2S04（浓）ICOt+S02f+H20CH3CH20H+H2S04（浓）BC02t+S02t+H20氧化生成的杂质（

5、一氧化碳、二氧化碳、二氧化硫）气体随乙烯一起出来，通过氢氧化钠溶液，可除去二氧化碳和二氧化硫。在乙烯中虽杂有一氧化碳，但它与澳、高猛酸钾溶液均不起作用，不影响乙烯的性质实验，故不除去也无妨。同时，气体通过氢氧化钠溶液，也洗去了乙醇、乙瞇蒸气。（4）氧化生成乙醛、乙酸CH3CH2OH+H2SO4（浓）-CH3CHO+SO2tH20CH3CHO+H2SO4-*CH3COOH+SO2f+H20(5)与酸成酯CH3CH2OH+HOSO2OH—CH3CH2OSO2OH+H2OCH3CH2OSO2OH+CH3CH2OH—CH3CH2OSO2OCH2CH3+H2OP2O5+3H

6、2O=2H3PO4CH3CH2OH+H3PO4->CH3CH2OP0(OH)2+H20CH3CH2OH+H3PO4—(CH3CH20)2P0(OH)+H20CH3CH2OH+P2O5-(CH3CH20)3PO+H3P04生成的各种酯与炭黑等附着在瓶壁上，不易洗去，且能造成局部过热现象，加剧乙醇炭化。通过对这些可能发生的副反应的全面探讨，加深对实验室中浓硫酸催化乙醇脱水制取乙烯过程的认识，有利于有针对性地进行进一步的改进研究。二、废液处理化学实验室产生的废液必须进行科学分类、集中处理，达到国家标准规定后再安全排放，从而最大限度地降低对环境的污染。根据以上分析，实验室

7、用乙醇制备乙烯可能产生的废物主要有以下几类：1.气体，包括二氧化硫、二氧化碳、一氧化碳等。2•液体，包括乙瞇、硫酸氢乙酯、乙醛、乙酸、硫酸二乙酯、磷酸氢乙酯、磷酸二乙酯、磷酸三乙酯、磷酸以及硫酸等。3•固体，包括河沙、五氧化二磷、炭黑等。废液的成分主要是酸性物质和低沸点有机物，若不加处理地排放，不仅会造成环境污染，还会危害他人身体健康。实验室对废酸一般是采取中和处理，使处理液的pH值达到6.0-8.0之后，再经大量水稀释后排放。条件允许时，一些废酸可用作酸洗液代替对人体有害的鎔酸洗液，用来洗涤铁锈痕迹等，达到变废为宝的目的。有机磷的废液一般经水解或溶剂萃取后，用吸

8、附法进行处