化工专业实验精.ppt

化工专业实验第1页，本讲稿共25页烃类的管式裂解炉v实验实验v原料：石脑油，水v产品：裂解气，焦油v规格：较小v生产能力：较小v生产生产v原料：原料：轻烃、石脑油轻烃、石脑油v产品：产品：烯烃等烯烃等C4以下烃类以下烃类v规格：规格：较大较大v生产能力：较大生产能力：较大第2页，本讲稿共25页v实验实验v反应原理：v自由基反应机理。v生产生产v反应原理：v自由基反应机理。第3页，本讲稿共25页v实验实验v最佳工艺条件：v反应温度：700v停留时间：3-5s v生产生产v最佳工艺条件：v反应温度：必须控制在 一定的温度范围内v停留时间：与裂解温度 有一定组合第4页，本讲稿共25页烃类的管式炉裂解（实验）烃类的管式炉裂解（实验）v主要实验仪器：反应器，微量计量泵，加热炉，XCT-191，流量计 v生产工艺流程：v1.准备工作；v2.设备试漏；v3.加热升温；v4.实验并取数据；第5页，本讲稿共25页烃类的管式炉裂解（生产）烃类的管式炉裂解（生产）v主要生产设备：v 急冷换热器、管式裂解炉、水洗塔、油洗塔、油水分离器、稀释蒸汽发生器等v特点：v根据不同原料而采用不同的工艺流程和设备。第6页，本讲稿共25页烃类的管式炉裂解v能量回收：v分离出来的水,一部分经冷却送至水洗塔塔顶作为喷淋，另一部分送稀释水蒸汽发生器发生稀释蒸汽急冷水除部分用冷却水冷却外，部分可用于分离系统工艺加热，由此回收低位能热量。v副产物处理：v做燃料、炭黑高辛烷值汽油等。第7页，本讲稿共25页石油产品硫含量测定实验实验原料：石脑油，水产品：裂解气，焦油生产生产石油产品中含硫会使催化剂中毒，腐蚀金属管道和设备，危害很大，必须 脱除并合理回收。第8页，本讲稿共25页 生产中脱硫方法及工艺干法脱硫：干法脱硫：吸附法：吸附法：采用对硫化物有强吸附能力的固体来脱硫，吸附剂主要有氧化锌、活性炭、氧化铁、分子等。催化转化法：催化转化法：使用加氢脱硫催化剂，将烃类原料中含有的有机硫化合物氢解，转化为易于脱除的硫化氢，再用其他方法除之。催化剂以氧化铝为载体，负载氧化钴和氧化钼。湿法脱硫湿法脱硫：湿法脱硫剂为液体，一般用于含硫、处理量大的气体的脱硫。按其脱硫机理分为化学吸收法、化学吸收法、物理吸收法、物理物理吸收法、物理-化学吸化学吸收法、湿式氧化法。收法、湿式氧化法。第9页，本讲稿共25页实验（管式炉法）实验（管式炉法）仪器：管式电阻炉、瓷舟、石英管、流量计、洗气瓶等。实验步骤：1.准备工作；2.连接仪器；3.装入试剂，检查气密性；4.调节合适的反应条件，开始反应。生产生产根据其所选工艺流程及方法的不同，工艺条件亦有所不同。第10页，本讲稿共25页石油产品硫含量测定石油产品硫含量测定工业脱硫的合理利用工业脱硫的合理利用脱除的含硫化合物，可以送往二级活三级车间生产硫磺或其他化工含硫用品。第11页，本讲稿共25页乙苯脱氢制苯乙烯苯乙烯是高分子合成材料的一种重要单体，苯乙烯是高分子合成材料的一种重要单体，广泛应用于制药。材料、纺织等工业。所广泛应用于制药。材料、纺织等工业。所以生产规模较大。以生产规模较大。第12页，本讲稿共25页乙苯脱氢制苯乙烯n n实验实验实验实验n n原料原料:乙苯乙苯n n产物产物:苯乙烯，副产氢苯乙烯，副产氢气、乙烯、乙烷等。气、乙烯、乙烷等。n n规格和生产能力较规格和生产能力较小。小。n n生产生产n n原料原料:乙苯（来源乙苯（来源主要是采用烷基主要是采用烷基化法）化法）n n产品：苯乙烯，产品：苯乙烯，副产氢气、乙烯、副产氢气、乙烯、乙烷等。乙烷等。第13页，本讲稿共25页乙苯脱氢制苯乙烯n n实验实验实验实验n n反应原理：反应原理：n n乙苯在铁系催化剂存乙苯在铁系催化剂存在下，于在下，于500600500600发生脱氢反应生成苯乙发生脱氢反应生成苯乙烯。在水蒸气存在下会烯。在水蒸气存在下会发生一系列转化反应；发生一系列转化反应；此外还会发生芳烃缩合、此外还会发生芳烃缩合、苯乙烯缩合及轻度裂解苯乙烯缩合及轻度裂解副反应。副反应。n n生产生产n n制取方法：制取方法：乙苯乙苯乙苯乙苯脱氢法脱氢法脱氢法脱氢法(主要方法主要方法主要方法主要方法)、乙苯共氧化法、乙苯共氧化法、甲苯为原料合成甲苯为原料合成苯乙烯、乙烯和苯乙烯、乙烯和苯直接合成苯乙苯直接合成苯乙烯烯(采用贵金属催采用贵金属催化剂）、乙苯氧化剂）、乙苯氧化脱氢法。化脱氢法。第14页，本讲稿共25页乙苯脱氢制苯乙烯（实验）反应条件乙苯脱氢制苯乙烯（实验）反应条件n n反应温度：540600540600n n预热温度：预热温度：300300n n水进料速度：水进料速度：1.78mL/min1.78mL/minn n乙苯进料速度：乙苯进料速度：1.33mL/min1.33mL/minn n催化剂用量：催化剂用量：100mL100mLn n空速：空速：0.013/min0.013/minn n压力：低压压力：低压in第15页，本讲稿共25页乙苯脱氢制苯乙烯（实验）乙苯脱氢制苯乙烯（实验）n n实验仪器实验仪器实验仪器实验仪器：微量柱塞泵、温度控制仪、阿贝折光仪、：微量柱塞泵、温度控制仪、阿贝折光仪、不锈钢反应器、超级恒温浴玻璃冷凝器、气液分离器等不锈钢反应器、超级恒温浴玻璃冷凝器、气液分离器等n n实验步骤实验步骤实验步骤实验步骤：n n1.1.检查装置，加试剂；检查装置，加试剂；n n2.2.试漏，调节反映条件至最适宜。试漏，调节反映条件至最适宜。n n3 3取样，记录原始数据。取样，记录原始数据。n n4.4.取出苯乙烯，称量产品重量，测苯乙烯含量。同样做取出苯乙烯，称量产品重量，测苯乙烯含量。同样做3 3次。次。n n5.5.关泵，继续进水加热直至温度低于关泵，继续进水加热直至温度低于300 300 关闭所有仪器，实关闭所有仪器，实验结束。验结束。第16页，本讲稿共25页乙苯脱氢制苯乙烯（生产）n n基本原理：乙苯脱氢反应是个可逆吸热反乙苯脱氢反应是个可逆吸热反应，平衡常数和平衡产率随反应温度的升高，应，平衡常数和平衡产率随反应温度的升高，压力的降低而增大，但在高温下进行负压操作压力的降低而增大，但在高温下进行负压操作是不安全的，可采用加入惰性气体的方法以达是不安全的，可采用加入惰性气体的方法以达到降低原料气分压的作用。到降低原料气分压的作用。n n催化剂：活性组分为氧化铁，助催化剂有钾、活性组分为氧化铁，助催化剂有钾、钼、钒、钨等氧化物。钼、钒、钨等氧化物。第17页，本讲稿共25页乙苯脱氢制苯乙烯（生产）反应条件乙苯脱氢制苯乙烯（生产）反应条件n n温度温度温度温度 高温，但高温，但乙苯收率随温度变化存在一个最高点，其对乙苯收率随温度变化存在一个最高点，其对应的温度为最适宜温度。应的温度为最适宜温度。n n压力压力压力压力：低压；低压；n n空速空速空速空速:空速低，接触时间增加，副反应加剧，选择性下降，故需空速低，接触时间增加，副反应加剧，选择性下降，故需要较高的空速，以提高选择性，虽然转化率不是很高，未反应的要较高的空速，以提高选择性，虽然转化率不是很高，未反应的原料气可循环使用，但必造成耗能增加。因此需综合考虑，选择原料气可循环使用，但必造成耗能增加。因此需综合考虑，选择最佳空速。最佳空速。n n催化剂颗粒度催化剂颗粒度催化剂颗粒度催化剂颗粒度：选择颗粒度较小的催化剂，以减少催选择颗粒度较小的催化剂，以减少催化剂的内扩散阻力。化剂的内扩散阻力。n n水蒸气用量：水蒸气用量：水蒸气用量：水蒸气用量：大量水蒸气，但不是越多越好。大量水蒸气，但不是越多越好。第18页，本讲稿共25页乙苯脱氢制苯乙烯（生产）工艺流程乙苯脱氢制苯乙烯（生产）工艺流程n n乙苯脱氢是强吸热反应，需在高温下进行，必须向反应系统提供大量的热。工业上采用两种供热方式：燃料供热和反应器绝热供热，由此产生两种工艺流程：n n 外加热列管式乙苯脱氢工艺n n 绝热式反应器乙苯脱氢工艺第19页，本讲稿共25页邻二甲苯气固相氧化制邻苯二甲酸酐邻二甲苯气固相氧化制邻苯二甲酸酐邻苯二甲酸酐简称苯酐，有刺激性，是制造增塑邻苯二甲酸酐简称苯酐，有刺激性，是制造增塑剂、聚酯、染料、醇聚酸脂等的原料。剂、聚酯、染料、醇聚酸脂等的原料。生产第20页，本讲稿共25页邻二甲苯气固相氧化制邻苯二甲酸酐（实验）邻二甲苯气固相氧化制邻苯二甲酸酐（实验）邻二甲苯氧化反应，以空气为氧化剂，是一个非均相的气邻二甲苯氧化反应，以空气为氧化剂，是一个非均相的气固相催化反应。邻二甲苯与空气以一定比例混合，在常压、固相催化反应。邻二甲苯与空气以一定比例混合，在常压、适当温度（反应温度：适当温度（反应温度：350430；恒温槽温度：40）下，流经五氧化二钒催化剂，使邻二甲苯氧化为邻苯下，流经五氧化二钒催化剂，使邻二甲苯氧化为邻苯二甲酸酐（副产品：顺丁烯二酸酐、邻甲基苯甲醛、二甲酸酐（副产品：顺丁烯二酸酐、邻甲基苯甲醛、苯酞等）。控制操作条件时要充分考虑空速（苯酞等）。控制操作条件时要充分考虑空速（3600/h)和催化剂负荷和催化剂负荷.第21页，本讲稿共25页邻二甲苯气固相氧化制邻苯二甲酸酐（实验）邻二甲苯气固相氧化制邻苯二甲酸酐（实验）v实验仪器：实验仪器：v空气压缩机、缓冲瓶、活性炭净化器、稳压管、硅胶干燥管、浮子流量计、汽化器、恒温器、微量滴定管、反应器、捕集器、活塞、注射器。第22页，本讲稿共25页邻二甲苯气固相氧化制邻苯二甲酸酐（生产）邻二甲苯气固相氧化制邻苯二甲酸酐（生产）v机理机理：邻二甲苯气相氧化制邻苯酐，反应历程复杂，包括一系列平邻二甲苯气相氧化制邻苯酐，反应历程复杂，包括一系列平行和串联反应，反应均为不可逆放热过程。行和串联反应，反应均为不可逆放热过程。v催化剂催化剂:一般采用一般采用V-Ti-O体系，可添加微量体系，可添加微量P、K、Na、Li、Cs、Mo等元素作为促进剂等元素作为促进剂第23页，本讲稿共25页邻二甲苯气固相氧化制邻苯二甲酸酐（生产）邻二甲苯气固相氧化制邻苯二甲酸酐（生产）v生产工艺流程v其核心是氧化反应器氧化反应器的型式vBASF公司邻二甲苯氧化制苯酐的工艺流程邻二甲苯氧化制苯酐的工艺流程：v1.空气和邻二甲苯被压缩后进入反应器；v2.从反应器出来的气体进入带翅片管的转换冷凝器，出来的尾气（含苯酐、顺酐、醛类等）送入高效洗涤塔后排入空气。v3.热熔后的粗苯酐精精致处理。第24页，本讲稿共25页邻二甲苯气固相氧化制邻苯二甲酸酐（生产）邻二甲苯气固相氧化制邻苯二甲酸酐（生产）v回收利用在BASF公司邻二甲苯氧化制苯酐的工艺流程中的体现：v循环的部分洗涤液送往顺酐回收装置回收顺酐。v精制处理后得到的塔底残液送往薄膜蒸发器进一步分离回收苯酐，残渣送焚烧炉。第25页，本讲稿共25页