固定床乙醇脱水制乙烯反应研究实验

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 路基工程安全技术交底工程项目施工成本控制工程量增项单年度零星工程技术标正投影法基本原理 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AbstractEthyleneisanimportantbasicorganicchemicalproductsForethanoldehydrationreactionresearchinafixedbedreactorreactionproductscanbeethyleneoretherwithadifferentreactiontemperatureinachemicalreactionthatthehighertemperaturethemoretendtogenerateethyleneandthelowertemperaturethemoretendtogenerateetherB

ychangingthespeedofincomingmaterialsofreactionstheexperimentaldatasdissectivetogetthebestprocessconditionsareobtainedinadifferentreactionconditionKeywordsethylenefeedratefixedbedreactorthebestprocessconditions1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定步骤中生成乙烯要断裂CH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→C2H4H2O       1C2H5OH→C2H5OC2H5H2O     

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→C2H4H2O1副反应C2H5OH→C2H5OC2H5H2O2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21 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22 实验步骤1按照实验要求将反应器预热段温度设定为反应管上段中段下端温度分别为3403703302在温度达到设定值后继续稳定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 混凝土 养护记录下载土方回填监理旁站记录免费下载集备记录下载集备记录下载集备记录下载 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5依次改变乙醇的加料速度为14重复上述实验步骤则得到不同加料速度下的原料转化率产物乙烯收率副产物乙醚的生成速率等6．实验结束后关闭进料开关继续加热20分钟之后关闭各加热器打开尾液收集器阀门放掉尾液关闭总电源3 结果与讨论 表 关于同志近三年现实表现材料材料类招标技术评分表图表与交易pdf视力表打印pdf用图表说话 pdf 1 热导池检测器上fi载气H2 出现顺序 1 2 34 组分i 乙烯 水 乙醇乙醚 校正因子 209×10－2 305×10－2 139×10－2905×10－3            进料量为 14ml∕min得到液相产品mm2m1498843812711757g同理0527表2 各流量下乙醇水的质量分数 流率ml∕min 液相质量g 08 10007 0754 0246 10 14916 0430 0570 12 20476 0540 0460 14 11757 0428 0572 16 33654 0801 0199        转化率选择性和收率的计算乙醇进料量QρF乙078914011046g∕min28min内进料物质的量n乙1104628∕460706713mol湿式流量计测得乙烯体积V4800-0

52842722L 标准 excel标准偏差excel标准偏差函数exl标准差函数国标检验抽样标准表免费下载红头文件格式标准下载 状况下乙烯nethPV∕RT10132542722∕8314293150178mol由气相色谱测得的结果可得乙醇物质的量n乙表3 计算各数据如下表 流率ml∕min 乙醇进料流量g∕min 乙醇反应时间内物质的量n乙∕mol 乙烯物质的量neth∕mol 08 0631 0411 0260 10 0789 0514 0198 12 0947 0617 0190 14 1105 0671 0178 16 1262 0822 0083            乙醇的转化率Xn乙n乙∕n乙7825％乙烯的收率Yethneth∕n乙2652％乙烯的选择性SYeth∕X2652％∕7825％0339表4 进料流量与转化率收率和选择性数据表 流率ml∕min 乙醇转化率 乙烯收率 乙烯选择性 08 0856 0632 0739 10 0729 0385 0528 12 0611 0308 0505 14 0783 0265 0339 16 0288 0101 0351        图1  进料流量与转化率收率和选择性关系图4 结论由图1可知随着进料速度的增大反应的乙醇转化率乙烯收率乙烯选择性都减小而副产物乙醚的含率增加为方便分析将反应器简化为管式反应器PFR且忽略温度和生成气体体积对空时的影响反应器中主要进行以下反应主反应

 副反应 将两个反应看出基元反应则有因此有 所以   可知当增大时减小即减小所以当增加进料速度时乙醇转化率减小与实验结果相符又有   可知当增大时因为减小所以增大进而减小所以当增加进料速度时乙烯的收率减小与实验结果相符乙烯瞬时选择性为可知当增大时减小与实验结果相符催化剂理论解释乙醇进料流量增大说明反应空速增大随着反应空速的增大乙醇的转化率降低乙烯的收率下降反应对乙烯的选择性也降低空速是指单位时间内单位体积或质量的催化剂所通过的反应物的体积或质量乙醇进料流量增大反应空速增大反应物乙醇在催化剂床层的停留时间缩短即有一部分乙醇没来得及反应就随气流离开反应器随后进入反应产物中并且进料流量越大未反应的乙醇的量就越多所以随着乙醇进料流量增大乙醇转化率降低乙烯收率下降反应对乙烯的选择性也降低参考文献[1]贾丽华郭祥峰李金龙化学工程与工艺综合实验哈尔滨工程大学出版20099[2]赵本良赵宝中以杂多酸催化法乙醇脱水制乙烯[J]东北师大学报自然科学版19950170-72[3]赵本良王静波王春梅杂多酸催化剂催化乙醇脱水制乙烯[J]东北师大学报自然科学版19970341-43附图气相色谱测量结果第一组气样流速08mlmin峰号  峰名  保留时间  峰高    峰面积    含量    1         0523   4559933  30686100  959314