化工专业实验11119819.pptx

《化工专业实验11119819.pptx》由会员分享，可在线阅读，更多相关《化工专业实验11119819.pptx（61页珍藏版）》请在淘文阁 - 分享文档赚钱的网站上搜索。

1、反应精馏制乙酸乙酯反应精馏制乙酸乙酯反应精馏制乙酸乙酯反应精馏制乙酸乙酯乙苯催化脱氢制苯乙烯乙苯催化脱氢制苯乙烯乙苯催化脱氢制苯乙烯乙苯催化脱氢制苯乙烯乙醇脱水动力学实验乙醇脱水动力学实验乙醇脱水动力学实验乙醇脱水动力学实验COCO中中中中-低温串联变换反应低温串联变换反应低温串联变换反应低温串联变换反应聊城大学化工专业实验讲义1、常温下，有辛辣味无色油状、常温下，有辛辣味无色油状液体液体2、熔点熔点242.5K，沸点沸点418.2K(145)3、难溶于水，能溶于甲醇、乙醇及乙醚等有机溶剂中、难溶于水，能溶于甲醇、乙醇及乙醚等有机溶剂中4、毒性毒性中等，空气中最大允许浓度中等，空气中最大允许浓

2、度100mg/kg 自聚自聚聚苯乙烯树脂聚苯乙烯树脂(PS)+丙烯腈丙烯腈AN丙苯树脂丙苯树脂(AS树脂树脂)共聚共聚+丁二烯丁二烯丁苯橡胶丁苯橡胶共聚共聚+丁二烯丁二烯+ANABS塑料塑料共聚共聚Styrene 乙苯催化脱氢基本原理乙苯催化脱氢基本原理乙苯催化脱氢基本原理乙苯催化脱氢基本原理高温、低压有助于脱氢反应的进行高温、低压有助于脱氢反应的进行乙苯脱氢是可逆强吸热反应乙苯脱氢是可逆强吸热反应，平衡常数随温度的升高而增大，而平衡，平衡常数随温度的升高而增大，而平衡产率则随压力的降低而升高。产率则随压力的降低而升高。减压：高温下进行负压操作不安全，加入惰性气体（稀释剂，一般用减压：高温下进

3、行负压操作不安全，加入惰性气体（稀释剂，一般用水蒸气）实现降低原料气分压的目的。水蒸气）实现降低原料气分压的目的。主反应主反应+C2H4+2H2+CH4+2H2+C2H68C+5H2+16H2O8CO2+21H2副反应副反应乙苯脱氢反应产乙苯脱氢反应产物称为脱氢液，物称为脱氢液，也称炉油，其组也称炉油，其组成为：成为：苯、甲苯、苯、甲苯、乙苯、苯乙烯乙苯、苯乙烯。乙苯脱氢主副反应平衡常数比较乙苯脱氢主副反应平衡常数比较 在在700 下，加氢裂解的下，加氢裂解的平衡常数平衡常数Kp仍很大，故裂仍很大，故裂解和加氢裂解反应比脱氢解和加氢裂解反应比脱氢反应有利，反应有利，需高活性、高需高活性、高选择

4、性催化剂选择性催化剂。t/t/三、乙苯脱氢催化剂三、乙苯脱氢催化剂三、乙苯脱氢催化剂三、乙苯脱氢催化剂氧化铁系催化剂：氧化铁系催化剂：Fe2O3-K2O-Cr2O3乙苯脱氢反应乙苯脱氢反应高温、有氢和大量水蒸气存在高温、有氢和大量水蒸气存在对催化剂的要求：对催化剂的要求：具有良好的热稳定性和化学稳定性具有良好的热稳定性和化学稳定性此外催化剂还能抗结焦和易于再生此外催化剂还能抗结焦和易于再生在有氢和水蒸气存在下，氧化铁体系在有氢和水蒸气存在下，氧化铁体系Fe价态复杂，其中价态复杂，其中Fe3O4可能起催化作用，可能起催化作用，H2可使高价铁还原为低价铁，而水蒸气可使高价铁还原为低价铁，而水蒸气的

5、存在有助于阻止低价铁的出现。的存在有助于阻止低价铁的出现。助催化剂：助催化剂：Cr2O3 提高热稳定性，稳定铁的价态提高热稳定性，稳定铁的价态K2O改变催化剂表面酸度，减少裂解反应的发改变催化剂表面酸度，减少裂解反应的发生，并能提高催化剂的抗结焦性能和消炭作用，生，并能提高催化剂的抗结焦性能和消炭作用，以及促进催化剂的再生能力，延长再生周期。以及促进催化剂的再生能力，延长再生周期。水蒸气的作用：水蒸气的作用：稀释剂稀释剂 稳定催化剂的价态稳定催化剂的价态 抗结焦生炭抗结焦生炭活性组分活性组分乙苯脱氢工艺条件乙苯脱氢工艺条件乙苯脱氢工艺条件乙苯脱氢工艺条件温度的影响温度的影响主反应：主反应：吸热

6、反应吸热反应，T，KP 副反应：裂解、副反应：裂解、结焦，结焦，T ，有利于副反应，反应选择性变差，有利于副反应，反应选择性变差本实验温度本实验温度 ：560620压力的影响压力的影响为降低乙苯分压，采用添加稀释剂为降低乙苯分压，采用添加稀释剂(如水蒸气如水蒸气)乙苯液空速的影响乙苯液空速的影响 v液空速小，在催化剂床层停留时间长，液空速小，在催化剂床层停留时间长，X，S;催化剂表面结焦增加，催化剂表面结焦增加，催化剂再生周期短；催化剂再生周期短；v液空速大，液空速大，X，S，未反应原料回收量大，水蒸气消耗量大。，未反应原料回收量大，水蒸气消耗量大。适宜的液空速适宜的液空速0.6 h-1 水蒸

7、气用量的影响水蒸气用量的影响 V(水蒸气水蒸气)/V(乙苯乙苯)=2:1 v了解以乙苯为原料在铁系催化剂上进行固定床制备苯乙烯的过程了解以乙苯为原料在铁系催化剂上进行固定床制备苯乙烯的过程。培养培养大家大家的实验操作技能。的实验操作技能。v掌握乙苯脱氢操作条件对产物收率的影响。掌握乙苯脱氢操作条件对产物收率的影响。v掌握色谱分析方法。掌握色谱分析方法。乙苯沸点：乙苯沸点：136.2 苯乙烯沸点苯乙烯沸点：145实验装置实验装置1图图 2 不锈钢管反应管不锈钢管反应管1-三脚架三脚架；2-丝网丝网；3-玻璃纤维玻璃纤维；4-催化剂；催化剂；5-测量套管；测量套管；6-螺帽螺帽；7-热电偶热电偶实

8、验步骤和操作要点实验步骤和操作要点I.熟悉实验装置及流程，熟悉实验装置及流程，弄弄清物料走向及加料、出料方法，打开冷凝清物料走向及加料、出料方法，打开冷凝水。水。II.将预热将预热室室温度控制设定在温度控制设定在200，反应管反应管上段、中段、下段温度控上段、中段、下段温度控制设定为制设定为560。III.待待反应管反应管温度达到温度达到300后，打开泵后，打开泵1进物料水，进物料水，“放空放空”状态下状态下排排尽尽气泡气泡后后，调节旋钮至调节旋钮至“预热预热”，再将流量调至再将流量调至2ml/min，使水经，使水经预热室进入反应管预热室进入反应管。IV.当反应当反应管管温度到达温度到达400

9、后，打开泵后，打开泵2进物料乙苯，进物料乙苯，同样同样“放空放空”状状态下态下排排尽尽气泡气泡后后，调节旋钮至调节旋钮至“预热预热”，再将流量调至再将流量调至1ml/min，使乙苯进入反应管使乙苯进入反应管。V.当反应当反应管管温度温度达到达到560并保持并保持1h后，认为在该条件下的反应已达到后，认为在该条件下的反应已达到稳定状态，此时要记录气体稳定状态，此时要记录气体湿式流量计刻度，并将湿式流量计刻度，并将冷凝管中的积液冷凝管中的积液全部移出全部移出。20min后再次记录气体后再次记录气体湿式流量计刻度湿式流量计刻度，并用，并用分液漏斗分液漏斗收收集冷凝管中的产品集冷凝管中的产品，粗产品取

10、出后静置分层。称出油状液体质量。，粗产品取出后静置分层。称出油状液体质量。取少量样品进行气相色谱分析取少量样品进行气相色谱分析样品组成样品组成。VI.逐次升高反应管逐次升高反应管温度为温度为590（620），重复），重复步骤步骤V，记录相关记录相关数数据。据。VII.反应结束后，关闭泵反应结束后，关闭泵2，停止进乙苯原料，停止进乙苯原料。VIII.维持通入水蒸气，进行催化剂的清焦再生，维持通入水蒸气，进行催化剂的清焦再生，待反应管待反应管温度降至温度降至300以下时，以下时，关闭泵关闭泵1停止加水，可切断电源和冷却水。停止加水，可切断电源和冷却水。注意事项：注意事项：使用泵进料时，须先在使用泵

11、进料时，须先在“放空放空”状态下状态下排排尽尽气泡气泡后后，方可调节方可调节旋钮至旋钮至“预热预热”开始进料。开始进料。水进样流量为水进样流量为2ml/min，乙苯进样流量为，乙苯进样流量为1ml/min，实验过程中须，实验过程中须经常调节。经常调节。每个反应温度均需保持每个反应温度均需保持1h后，才能认为在该条件下的反应已达到后，才能认为在该条件下的反应已达到稳定平衡状态，以稳定平衡状态，以20min内该条件下的乙苯催化脱氢反应，进行内该条件下的乙苯催化脱氢反应，进行物料衡算及相关数据分析。物料衡算及相关数据分析。反应结束后，保反应结束后，保持水蒸气持水蒸气的继续的继续通入，进行催化剂的清焦

12、再生，通入，进行催化剂的清焦再生，待反应管待反应管温度降至温度降至300以下时以下时，方可停止泵，方可停止泵1(水蒸气水蒸气)。色谱分析样品采用色谱分析样品采用校正面积归一法校正面积归一法。数据记录数据记录每个反应温度：气体湿式流量计读数每个反应温度：气体湿式流量计读数(前后共两次前后共两次)20min内所得产品质量及组成。内所得产品质量及组成。脱氢温脱氢温度度/气体湿式流量气体湿式流量计读数计读数/L乙苯乙苯质量质量/g产品产品质量质量/g产品组分产品组分Area%W%各组分各组分质量质量/g苯苯甲苯甲苯乙苯乙苯苯乙烯苯乙烯乙苯密度：乙苯密度：0.867g/ml表表1 各物质的相对校正因子各

13、物质的相对校正因子相对质量校正因子相对质量校正因子f苯苯=1.000f甲苯甲苯=0.8539f乙苯乙苯=1.006f苯乙烯苯乙烯=1.032反应精馏制乙酸乙酯反应精馏制乙酸乙酯反应精馏制乙酸乙酯反应精馏制乙酸乙酯乙苯催化脱氢制苯乙烯乙苯催化脱氢制苯乙烯乙苯催化脱氢制苯乙烯乙苯催化脱氢制苯乙烯COCO中中中中-低温串联变换反应低温串联变换反应低温串联变换反应低温串联变换反应乙醇脱水动力学实验乙醇脱水动力学实验乙醇脱水动力学实验乙醇脱水动力学实验乙醇脱水属于平等反应。既可以进行分子内脱水成乙乙醇脱水属于平等反应。既可以进行分子内脱水成乙乙醇脱水属于平等反应。既可以进行分子内脱水成乙乙醇脱水属于平等

14、反应。既可以进行分子内脱水成乙烯，又可以分子间脱水生成乙醚。一般而言，较高的温度烯，又可以分子间脱水生成乙醚。一般而言，较高的温度烯，又可以分子间脱水生成乙醚。一般而言，较高的温度烯，又可以分子间脱水生成乙醚。一般而言，较高的温度有利于生成乙烯，而较低的温度则有利于生成乙醚。有利于生成乙烯，而较低的温度则有利于生成乙醚。有利于生成乙烯，而较低的温度则有利于生成乙醚。有利于生成乙烯，而较低的温度则有利于生成乙醚。较低温度：较低温度：较低温度：较低温度：2C2C2 2HH5 5OH COH C2 2HH5 5OCOC2 2HH5 5+H+H2 2OO较高温度：较高温度：较高温度：较高温度：C C2

15、 2HH5 5OH COH C2 2HH4 4+H+H2 2OO本实验采用催化剂，在固定床反应器中进行乙本实验采用催化剂，在固定床反应器中进行乙本实验采用催化剂，在固定床反应器中进行乙本实验采用催化剂，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，可醇脱水反应研究，通过改变反应的进料速度，可醇脱水反应研究，通过改变反应的进料速度，可醇脱水反应研究，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，通过对气体以得到不同反应条件下的实验数据，通过对气体以得到不同反应条件下的实验数据，通过对气体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

16、条和液体产物的分析，可以得到在一定反应温度条和液体产物的分析，可以得到在一定反应温度条和液体产物的分析，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。件下的反应最佳工艺条件和动力学方程。件下的反应最佳工艺条件和动力学方程。件下的反应最佳工艺条件和动力学方程。v在实验中，由于两个反应生成的产物乙醚和水留在在实验中，由于两个反应生成的产物乙醚和水留在在实验中，由于两个反应生成的产物乙醚和水留在在实验中，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，进入了液体冷凝液中，而气体产物乙烯是挥发气体，进入了液体冷凝液中，而气体产物乙烯是挥发气体，进入了液体冷凝液

17、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。尾气湿式流量计计量总体积后排出。尾气湿式流量计计量总体积后排出。尾气湿式流量计计量总体积后排出。vA.B.POOTA.B.POOT研究了在研究了在研究了在研究了在AlAl2 2OO3 3上乙醇脱水的动力学，上乙醇脱水的动力学，上乙醇脱水的动力学，上乙醇脱水的动力学，导出了一级反应速度方程式：导出了一级反应速度方程式：导出了一级反应速度方程式：导出了一级反应速度方程式：其中：其中：其中：其中：v v0 0乙醇的加料速度乙醇的加料速度乙醇的加料速度乙醇的加料速度(毫克分子毫克分子毫克分子毫克分子/分分分分)y y乙醇转化率乙醇转化率

18、乙醇转化率乙醇转化率()v巩固所学的有关动力学方面的知识巩固所学的有关动力学方面的知识v学会动力学数据的处理方法，根据动力学方程求出相应的参数值学会动力学数据的处理方法，根据动力学方程求出相应的参数值v掌握获得的反应动力学数据的方法和手段掌握获得的反应动力学数据的方法和手段v熟悉内循环式无梯度反应器的特点以及其它有关设备的使用方法熟悉内循环式无梯度反应器的特点以及其它有关设备的使用方法实验装置与试剂实验装置与试剂实验装置v本实验装置由三部分构成。v第一部分是由微量进料泵、预热室组成的系统。v第二部分是反应系统。它是由一台内循环式无梯度反应器，温度控制器和显示仪表组成。v第三部分是取样和分析系统

19、。包括取样六通阀，产品收集器和在线气相色谱。实验试剂v无水乙醇v催化剂：HZSM-5分子筛实验工艺流程和步骤实验工艺流程和步骤原料乙醇原料乙醇柱塞计量泵柱塞计量泵预热器预热器固定床反应器固定床反应器气相色谱仪气相色谱仪图图2 乙醇脱水工艺流程乙醇脱水工艺流程Fig.2 Flow chart of dehydration of ethanol1.打开打开H2钢瓶，调整色谱仪的柱前压力至钢瓶，调整色谱仪的柱前压力至0.12MPa（减压阀（减压阀0.3MPa）。确认色谱检测器有载气通过后启动色谱仪。设定柱）。确认色谱检测器有载气通过后启动色谱仪。设定柱箱温度为箱温度为100，气化室温度为，气化室温度

20、为120，检测室温度为，检测室温度为120，待，待温度稳定后，打开热导池微电流放大器的开关，并调整桥电流温度稳定后，打开热导池微电流放大器的开关，并调整桥电流至至100mA。2.在色谱仪升温同时，打开各温度控制器的电源开关；设置预热在色谱仪升温同时，打开各温度控制器的电源开关；设置预热器控温为器控温为150、保温带、保温带120、阀恒温箱、阀恒温箱120、反应器控温为、反应器控温为预定温度，以上温控可通过电脑工作界面进行，亦可通过调节相预定温度，以上温控可通过电脑工作界面进行，亦可通过调节相应温控表进行。应温控表进行。开车开车 3.打开反应器夹套冷却水阀门，打开搅拌器电源开关，设置转速打开反应

21、器夹套冷却水阀门，打开搅拌器电源开关，设置转速2000-2800rpm。打开阀恒温箱加热器开关，使之升温到。打开阀恒温箱加热器开关，使之升温到120。管路也保温在管路也保温在120。4.待温度稳定后，打开微量进料泵，以预定流量向汽化器内通待温度稳定后，打开微量进料泵，以预定流量向汽化器内通入原料乙醇。入原料乙醇。5稳定稳定20min后，用阀箱内的旋转六通阀取样分析反应产物的后，用阀箱内的旋转六通阀取样分析反应产物的组成，并记录色谱数据；记录尾气流量。组成，并记录色谱数据；记录尾气流量。6在在280310之间选择三到四个温度，在各温度下改变三次之间选择三到四个温度，在各温度下改变三次乙醇的进料速

22、度乙醇的进料速度(0.20.6ml/min)，测定出在不同条件下的数据。，测定出在不同条件下的数据。1.关闭加料泵，停止进料；关闭加料泵，停止进料；2.关闭温度控制器电源和预热器电源；关闭温度控制器电源和预热器电源；3.将调速旋钮调至零，关闭电源，停止搅拌，将调速旋钮调至零，关闭电源，停止搅拌，待反应器温度待反应器温度降至降至200以下，以下，停止通冷却水；停止通冷却水；4.关闭总电源；关闭总电源；5.整理设备，倒掉收集瓶内的反应物。整理设备，倒掉收集瓶内的反应物。停车停车原始数据记录原始数据记录表表1 各物质的相对校正因子各物质的相对校正因子相对质量校正因子相对质量校正因子f乙烯乙烯=2.0

23、8f水水=3.03f乙醇乙醇=1.39f乙醚乙醚=0.91乙醇的转化率乙醇的转化率=反应掉的乙醇摩尔数反应掉的乙醇摩尔数/原料中乙醇的摩尔数原料中乙醇的摩尔数=(X乙烯乙烯+2X乙醚乙醚)/(X乙烯乙烯+2X乙醚乙醚+X乙醇乙醇)乙乙醇醇的的收收率率=生生成成乙乙烯烯的的摩摩尔尔数数/原原料料中中乙乙醇醇的的摩摩尔尔数数=X乙乙烯烯/(X乙乙烯烯+2X乙乙醚醚+X乙乙醇醇)乙乙醇醇的的进进料料速速度度=乙乙醇醇液液的的体体积积流流量量0.7893（乙乙醇醇的的密密度度）/46.07（乙乙醇醇的的分分子子量量）乙乙烯烯的的生生成成速速度度=（乙乙醇醇进进料料速速度度乙乙烯烯的的收收率率）/催催化

24、化剂剂用用量量（g）（mol/g.h）反应器内乙醇的浓度：反应器内乙醇的浓度：CA=PA/RT(mol/l)式式中中PA为为乙乙醇醇的的分分压压；反反应应的的总总压压为为0.1Mpa。所所以以可可将将反反应应器器内内的的混混合合气气视视为为理理想想气气体体。生成乙烯的反应步骤的速率常数生成乙烯的反应步骤的速率常数K可以通过下式求出，可以通过下式求出，K=r/CA计算同温度下不同流量下的计算同温度下不同流量下的K的平均值，并以的平均值，并以K平均平均取对数取对数lnK，将，将lnK对对1/T作图，即可作图，即可求出求出K0和该直线的斜率，由阿累尼乌斯方程和该直线的斜率，由阿累尼乌斯方程K=K0e

25、xp(-E/RT)，可知斜率，可知斜率=-E/R，至此即，至此即可求出可求出E。数据分析记录数据分析记录1、无梯度反应器测定测定化学反应动力学的优缺点？、无梯度反应器测定测定化学反应动力学的优缺点？2、分分别别画画出出乙乙醇醇进进料料温温度度(速速度度)与与乙乙醇醇的的收收率率曲曲线线，并并对这两类曲线所反应的规律进行解释？对这两类曲线所反应的规律进行解释？反应精馏制乙酸乙酯反应精馏制乙酸乙酯反应精馏制乙酸乙酯反应精馏制乙酸乙酯乙苯催化脱氢制苯乙烯乙苯催化脱氢制苯乙烯乙苯催化脱氢制苯乙烯乙苯催化脱氢制苯乙烯超过滤膜分离超过滤膜分离超过滤膜分离超过滤膜分离COCO中中中中-低温串联变换反应低温串

26、联变换反应低温串联变换反应低温串联变换反应反应精馏反应精馏（Reactive Distillation）属于精馏技术中的一个）属于精馏技术中的一个特殊领域，是化学反应和精馏分离方法耦合的化工过程。特殊领域，是化学反应和精馏分离方法耦合的化工过程。精馏促进反应精馏促进反应 可逆平衡反应可逆平衡反应反应促进精馏反应促进精馏 异构体混合物分离异构体混合物分离利用精馏过程把产物和原料分离，破坏了化学反应的平衡关系，利用精馏过程把产物和原料分离，破坏了化学反应的平衡关系，使反应总是向生成物方向进行，加大了反应的转化率和反应速度；将使反应总是向生成物方向进行，加大了反应的转化率和反应速度；将目的产物从反应

27、区及时移出，还可以减少副反应，提高了过程的收率。目的产物从反应区及时移出，还可以减少副反应，提高了过程的收率。在待分离的混合物溶液中加入反应夹带剂，使其有选择地与溶液在待分离的混合物溶液中加入反应夹带剂，使其有选择地与溶液中的某一组分发生快速可逆反应，以加大组分间的挥发度差异，从而中的某一组分发生快速可逆反应，以加大组分间的挥发度差异，从而能容易地用精馏方法将混合物分离。能容易地用精馏方法将混合物分离。醇酸酯化反应醇酸酯化反应催化反应精馏催化反应精馏催化剂：浓催化剂：浓H2SO4催化作用不受塔内温度限制，全塔内都能进行催化反应催化作用不受塔内温度限制，全塔内都能进行催化反应纯组分在常压下的沸点

28、：纯组分在常压下的沸点：乙醇：乙醇：78.4 乙酸：乙酸：117-118 乙酸乙酯：乙酸乙酯：75-77.5由于乙酸的沸点较高，不能进入到塔体，故由于乙酸的沸点较高，不能进入到塔体，故塔体内共有塔体内共有 3 组分组分，即，即水、乙醇、乙酸乙酯。水、乙醇、乙酸乙酯。在塔上部某处加带有催化剂的乙酸，塔下部某处加乙醇。釜沸腾状在塔上部某处加带有催化剂的乙酸，塔下部某处加乙醇。釜沸腾状态下乙酸从上段向下段移动，与向上段移动的乙醇接触，在不同填料高态下乙酸从上段向下段移动，与向上段移动的乙醇接触，在不同填料高度上均发生反应，生成酯和水，度上均发生反应，生成酯和水，塔体内有塔体内有 4 组分组分。由于乙

29、酸在气相中有。由于乙酸在气相中有缔合作用，除乙酸外，其它三个组分形成三元或二元共沸物。水缔合作用，除乙酸外，其它三个组分形成三元或二元共沸物。水-酯、水酯、水-醇共沸物沸点较低，醇和酯能不断地从塔顶排出。若控制反应原料比例，醇共沸物沸点较低，醇和酯能不断地从塔顶排出。若控制反应原料比例，可使某组分全部转化。可使某组分全部转化。塔釜进料塔釜进料间歇和连续式操作间歇和连续式操作塔塔中中进料进料连续式操作连续式操作两种进料方式图图1 反应精馏反应精馏塔塔1.反应精馏装置反应精馏装置 （回流比分配器）（回流比分配器）2.气相色谱仪气相色谱仪 电子天平电子天平（校正面积归一法校正面积归一法校正面积归一法

30、校正面积归一法分析取样组成）分析取样组成）3.试剂：试剂：乙醇、乙酸、浓硫酸乙醇、乙酸、浓硫酸1-塔顶冷凝器；塔顶冷凝器；2-塔身；塔身；3-塔釜；塔釜；4、5-进料泵进料泵I.将乙醇、乙酸各将乙醇、乙酸各200g，浓硫酸，浓硫酸2g滴加入塔釜内，开启釜热系统。滴加入塔釜内，开启釜热系统。溶溶液沸腾时，液沸腾时，开启塔身保温电源。待塔开启塔身保温电源。待塔顶顶有蒸气上升时，开启冷凝水。有蒸气上升时，开启冷凝水。II.当塔顶摆锤上有液体出现时，进行全回流操作。当塔顶摆锤上有液体出现时，进行全回流操作。15分钟后，设定回分钟后，设定回流比为流比为4：1，开启回流比控制电源。，开启回流比控制电源。I

31、II.15分钟后，用注射器在分钟后，用注射器在塔顶、塔中和塔釜同步塔顶、塔中和塔釜同步取样。取样。IV.分别将分别将0.8L样品注入色谱分析仪，记录结果。样品注入色谱分析仪，记录结果。V.重复重复3、4步操作步操作，即，即45分钟时再从塔顶和塔中取样分析。分钟时再从塔顶和塔中取样分析。VI.关闭塔釜及塔身加热电源关闭塔釜及塔身加热电源，对馏出液对馏出液、釜残液进行称重和色谱分析釜残液进行称重和色谱分析（当持液全部流至塔釜后才取釜残液）（当持液全部流至塔釜后才取釜残液），关闭总电源，关闭总电源和冷凝水和冷凝水。操作流程操作流程操作流程操作流程原料称重原料称重200g乙醇乙醇200g乙酸乙酸2g浓

32、硫酸浓硫酸釜热釜热溶液沸腾溶液沸腾开启塔身保温开启塔身保温蒸汽上达塔顶蒸汽上达塔顶开冷凝水开冷凝水全回流全回流15min回流比回流比4:115min30min时时塔顶塔中塔顶塔中取样分析取样分析15min45min时时塔顶塔中塔顶塔中取样分析取样分析取样分析取样分析塔顶馏出液塔顶馏出液塔釜残液塔釜残液冷却至室温冷却至室温关闭电源和关闭电源和冷凝水冷凝水1.称重。称重。原料原料塔顶馏出液塔顶馏出液塔釜残液塔釜残液3.色谱分析。色谱分析。v取样要同步取样要同步v称取釜残液的称取釜残液的质量量时，必，必须等到持液全部流至塔釜后才取釜残液。等到持液全部流至塔釜后才取釜残液。v校正面积归一法校正面积归一

33、法2.加热。加热。釜热电压调节釜热电压调节(70V10min80V10min90V10min100V10min110V10min)表表1 各物质的相对校正因子各物质的相对校正因子相相对质对质量校正因子量校正因子f水水=0.74f醇醇=1.00f酸酸=1.27f酯酯=1.15转化率转化率 乙酸加料量釜残液乙酸量乙酸加料量釜残液乙酸量/乙酸加料量乙酸加料量收率收率=生成乙酸乙酯量生成乙酸乙酯量/乙酸加料量乙酸加料量由于乙醇过量由于乙醇过量，可根据下式计算反应转化率，可根据下式计算反应转化率和收率和收率：原料原料(乙醇乙醇)=)=塔釜残液中的乙醇塔釜残液中的乙醇+塔顶馏出液中的乙醇塔顶馏出液中的乙醇

34、+生成乙酸乙酯消耗的乙醇生成乙酸乙酯消耗的乙醇原料原料(乙酸乙酸)=)=塔釜残液中的乙酸塔釜残液中的乙酸+生成乙酸乙酯消耗的乙酸生成乙酸乙酯消耗的乙酸物料衡算物料衡算简述反应精馏中精馏的作用？简述反应精馏中精馏的作用？Ans：乙醇与乙酸反应生成乙酸乙酯的反应受平衡影响，转化率只能维护在：乙醇与乙酸反应生成乙酸乙酯的反应受平衡影响，转化率只能维护在平衡转化的水平；但是，因所生成的乙酸乙酯沸点较低，则精馏过程可使其平衡转化的水平；但是，因所生成的乙酸乙酯沸点较低，则精馏过程可使其连续的从系统中排出，结果超过平衡转化率，大大提高了效率。连续的从系统中排出，结果超过平衡转化率，大大提高了效率。反应精馏

35、与一般精馏的区别？反应精馏与一般精馏的区别？Ans：一般精馏只有物理相变；反应精馏既有物理相变的传递现象，又有化：一般精馏只有物理相变；反应精馏既有物理相变的传递现象，又有化学相变的传递现象。学相变的传递现象。根据各组分沸点，推测间歇操作中塔釜和塔体各有几种组分？根据各组分沸点，推测间歇操作中塔釜和塔体各有几种组分？Ans：因为：因为塔釜进料时，塔釜进料时，由于乙酸的沸点较高，不能进入塔体由于乙酸的沸点较高，不能进入塔体，故，故塔釜塔釜：水、乙醇、乙酸乙酯、乙酸四种组分，水、乙醇、乙酸乙酯、乙酸四种组分，塔体塔体：水、乙醇、乙酸乙酯三种组分。水、乙醇、乙酸乙酯三种组分。不同回流比对塔顶冷凝负荷

36、及产物纯度有何影响？不同回流比对塔顶冷凝负荷及产物纯度有何影响？Ans：回流比增大，塔顶冷凝负荷增大，产品纯度增加：回流比增大，塔顶冷凝负荷增大，产品纯度增加，但，但当回流比过大时，当回流比过大时，传质推动力减小，理论塔板数增大，需要的投资增加。传质推动力减小，理论塔板数增大，需要的投资增加。塔釜温度过高或过低会对实验有何影响？塔釜温度过高或过低会对实验有何影响？Ans：温度过高蒸发量大，易造成液泛；温度过低蒸发量少，会很长时间：温度过高蒸发量大，易造成液泛；温度过低蒸发量少，会很长时间还没有蒸汽上升到塔头内时，没有馏出物。还没有蒸汽上升到塔头内时，没有馏出物。保温段加热电流过大会对实验有什么

37、影响？保温段加热电流过大会对实验有什么影响？Ans：过大会造成过热，使加热膜受到损坏，另外，还会造成因塔壁过热：过大会造成过热，使加热膜受到损坏，另外，还会造成因塔壁过热而变成加热器，回流液体不能与上升蒸汽进行气液相平衡的物质传递，反而变成加热器，回流液体不能与上升蒸汽进行气液相平衡的物质传递，反而会降低塔的效率。而会降低塔的效率。在同一时刻，乙酸乙酯的含量随塔身有何变化？在同一时刻，乙酸乙酯的含量随塔身有何变化？Ans：乙酸乙酯的含量从塔釜至塔顶逐渐增大。：乙酸乙酯的含量从塔釜至塔顶逐渐增大。在塔身的同一位置，乙酸乙酯的含量随时间的延长有何变化？在塔身的同一位置，乙酸乙酯的含量随时间的延长有

38、何变化？Ans：若反应时间较短，尚未达到平衡转化率，则乙酸乙酯的含量逐渐增：若反应时间较短，尚未达到平衡转化率，则乙酸乙酯的含量逐渐增加；但随着时间的延长，塔釜内乙醇与乙酸的含量逐渐减少，所以乙酸乙加；但随着时间的延长，塔釜内乙醇与乙酸的含量逐渐减少，所以乙酸乙酯的含量也随之降低。酯的含量也随之降低。反应精馏制乙酸乙酯反应精馏制乙酸乙酯反应精馏制乙酸乙酯反应精馏制乙酸乙酯乙苯催化脱氢制苯乙烯乙苯催化脱氢制苯乙烯乙苯催化脱氢制苯乙烯乙苯催化脱氢制苯乙烯乙醇脱水动力学实验乙醇脱水动力学实验乙醇脱水动力学实验乙醇脱水动力学实验COCO中中中中-低温串联变换反应低温串联变换反应低温串联变换反应低温串联

39、变换反应 ReasonReason：若若若若不不不不脱脱脱脱除除除除COCO，在在在在合合合合成成成成氨氨氨氨系系系系统统统统，当当当当温温温温度度度度达达达达300300时时时时，铁铁铁铁催催催催化化化化剂剂剂剂存存存存在在在在下下下下，能能能能和和和和HH2 2反反反反应应应应生生生生成成成成甲甲甲甲烷烷烷烷和和和和水水水水，造造造造成成成成惰惰惰惰性性性性气气气气体体体体增增增增加加加加，对对对对合合合合成成成成反反反反应不利，会使合成催化剂中毒。应不利，会使合成催化剂中毒。应不利，会使合成催化剂中毒。应不利，会使合成催化剂中毒。ResultResult：将原料气中的将原料气中的将原料气

40、中的将原料气中的COCO变成变成变成变成COCO2 2和和和和HH2 2。HH2 2是合成氨需要的原是合成氨需要的原是合成氨需要的原是合成氨需要的原料气，料气，料气，料气，COCO2 2在后面的脱碳和甲烷在后面的脱碳和甲烷在后面的脱碳和甲烷在后面的脱碳和甲烷化两个工序中除去，作为生产尿化两个工序中除去，作为生产尿化两个工序中除去，作为生产尿化两个工序中除去，作为生产尿素或食品级素或食品级素或食品级素或食品级COCO2 2的原料。的原料。的原料。的原料。COCOCOCO水蒸气变换反应，简称水蒸气变换反应，简称水蒸气变换反应，简称水蒸气变换反应，简称COCOCOCO变换反应。变换反应。变换反应。变

41、换反应。积碳：积碳：积碳：积碳：CO+HCO+H2 2=C+H=C+H2 2OO 2CO=C+CO 2CO=C+CO2 2甲烷化：甲烷化：甲烷化：甲烷化：CO+3HCO+3H2 2=CH=CH4 4+H+H2 2OO 4H 4H2 2+CO+CO2 2=CH=CH4 4+2H+2H2 2OOCOCO变换的副反应变换的副反应变换的副反应变换的副反应1 1、COCO歧化积碳歧化积碳歧化积碳歧化积碳2 2、甲烷化消耗、甲烷化消耗、甲烷化消耗、甲烷化消耗HH2 2COCO变换反应的化学平衡变换反应的化学平衡变换反应的化学平衡变换反应的化学平衡1 1、可逆可逆可逆可逆2 2、放热、放热、放热、放热3 3

42、、等体积、等体积、等体积、等体积4 4、催化剂参与、催化剂参与、催化剂参与、催化剂参与 反应反应反应反应特点特点特点特点主要影主要影主要影主要影响因素响因素响因素响因素热力学的影响热力学的影响热力学的影响热力学的影响最佳操作温度最佳操作温度最佳操作温度最佳操作温度高温加快反应速度高温加快反应速度高温加快反应速度高温加快反应速度低温可降低平衡一氧化碳含量低温可降低平衡一氧化碳含量低温可降低平衡一氧化碳含量低温可降低平衡一氧化碳含量动力学的影响动力学的影响动力学的影响动力学的影响温度的影响温度的影响温度的影响温度的影响水碳比的影响水碳比的影响水碳比的影响水碳比的影响水碳比：原料气中水碳比：原料气中

43、水碳比：原料气中水碳比：原料气中HH2 2O/COO/CO的物质的量的物质的量的物质的量的物质的量增加水蒸气用量，既有利于提高增加水蒸气用量，既有利于提高增加水蒸气用量，既有利于提高增加水蒸气用量，既有利于提高COCO的变换率，又有利的变换率，又有利的变换率，又有利的变换率，又有利于提高变换反应速度，同时抑制副反应。于提高变换反应速度，同时抑制副反应。于提高变换反应速度，同时抑制副反应。于提高变换反应速度，同时抑制副反应。但水碳比过但水碳比过但水碳比过但水碳比过高，能耗增加，高，能耗增加，高，能耗增加，高，能耗增加，COCO浓度降低及接触时间减少浓度降低及接触时间减少浓度降低及接触时间减少浓度

44、降低及接触时间减少。实际生产中水碳比控制在实际生产中水碳比控制在实际生产中水碳比控制在实际生产中水碳比控制在5757左右。左右。左右。左右。COCO变换催化剂变换催化剂变换催化剂变换催化剂度及抗硫性能度及抗硫性能度及抗硫性能度及抗硫性能催化剂活性温催化剂活性温催化剂活性温催化剂活性温铁铬系铁铬系铁铬系铁铬系铜锌系铜锌系铜锌系铜锌系钴钼系钴钼系钴钼系钴钼系高高高高(中中中中)温变换催化剂温变换催化剂温变换催化剂温变换催化剂低温变换催化剂低温变换催化剂低温变换催化剂低温变换催化剂耐硫变换催化剂耐硫变换催化剂耐硫变换催化剂耐硫变换催化剂FeFe2 2OO3 3-Cr-Cr2 2OO3 3-K-K2

45、2COCO3 3CuO-ZnO-AlCuO-ZnO-Al2 2OO3 3Co-Mo-AlCo-Mo-Al2 2OO3 3本实验就是通过选定某种催化剂，例本实验就是通过选定某种催化剂，例如如B205型，改变原料气与水蒸汽的比例型，改变原料气与水蒸汽的比例（汽气比汽气比）、改变）、改变反应温度反应温度测定反应后测定反应后气体组成（一氧化碳的浓度），了解和气体组成（一氧化碳的浓度），了解和验证汽气比以及反应温度对变换反应的验证汽气比以及反应温度对变换反应的影响。影响。1)检查系统是否处于正常状态（中变尾气阀门关闭、低变尾气阀门打开；N2、CO稳压阀门打开，H2、CO2稳压阀门关闭）；2)接通电源，设

46、定保温带控温为120、预热器控温为150，开启加热；设定饱和器控温至预定温度，开启加热；设定中变、低变反应器加热炉控温程序，开启加热，开启搅拌（转速420rpm左右）；3)待中变、低变反应器床层温度升至150时（观察温度巡检表对应值），打开冷却水，开氮气钢瓶总阀（减压阀0.2-0.3MPa），通过微调阀调节流量为20mL/min；开车开车4)待中、低变反应器、水饱和器温度（观察温度巡检表对应值）到达实验条件后，关闭氮气钢瓶总阀、减压阀，关闭氮气流量微调阀。开启CO钢瓶总阀（减压阀0.2-0.3MPa），通过微调阀调节流量为30mL/min；5)稳定30分钟左右，利用皂膜流量计测量尾气流量，用1

47、mL注射器在取样口取样，利用气相色谱仪分析组成，并记录实验条件及分析数据；6)改变实验条件，稳定30分钟左右，测尾气流量，取样分析，记录实验条件和分析数据。停车停车1)关闭原料气钢瓶以及微调阀，切换成氮气，开微调阀门调节流量为20ml/min，5min后调节中温、低温反应器控温仪至stop模式（按住该键数秒，待出现STOP即可）；2)待中温、低温反应器床层温度降至170时，关闭氮气气钢瓶以及微调阀，关闭水饱和器加热电源、保温预热器、反应器电源，以及总电源开关；3)关闭冷却水，检查各钢瓶总阀门是否关闭；4)放净气液分离器内的水。实验条件流量控制CO流量为30mL/min；饱和器温度控制在70、低

48、变反应器床层温度控制在180，中变反应器床层温度分别为240、260、280；共计三组数据。流量控制CO流量为30mL/min；低变反应器床层温度控制在180，中变反应器床层温度为280；饱和器温度控制在80、90；共计两组数据。CO变换率变换率=v1.水饱和器的作用和原理是什么？水饱和器的作用和原理是什么？v2.实验过程中为什么反应床温升至实验过程中为什么反应床温升至150以后才能启用水饱和器，而停以后才能启用水饱和器，而停车时，在床温降到车时，在床温降到150以前关闭饱和器？以前关闭饱和器？v3.为什么在原料气通入系统前要先加入水蒸汽，而停车时必须先切断原为什么在原料气通入系统前要先加入水

49、蒸汽，而停车时必须先切断原料气，后切断水蒸汽？料气，后切断水蒸汽？v实验目的、实验原理、实验装置和实验目的、实验原理、实验装置和工艺流程工艺流程、实验辅助、实验辅助仪器及试剂、实验步骤和仪器及试剂、实验步骤和操作要点操作要点、思考题要完整、思考题要完整v实验数据记录与处理，结果讨论与分析实验数据记录与处理，结果讨论与分析必须要认真必须要认真v实验报告要预习，预习报告。实验报告要预习，预习报告。v实验相关的辅助仪器必须整理好，经老师检查确认无误实验相关的辅助仪器必须整理好，经老师检查确认无误后方可离开实验室后方可离开实验室v实验过程中操作，要认真细心，并做好相应的实验记录实验过程中操作，要认真细心，并做好相应的实验记录谢谢观看/欢迎下载BY FAITH I MEAN A VISION OF GOOD ONE CHERISHES AND THE ENTHUSIASM THAT PUSHES ONE TO SEEK ITS FULFILLMENT REGARDLESS OF OBSTACLES.BY FAITH I BY FAITH