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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 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； Abstract：Ethylene is an important basic organic chemical products.For ethanol dehydration reactionresearch in a fixed bed reactor,reaction products can be ethylene or ether with a different reaction temperature in a chemical reaction that the higher temperature,the more tend to generate ethylene and the lower temperature,the more tend to generate ether.By changing the speed of incoming materials of reactions,the experimental datas dissective to get the best process conditions are obtained in a different reaction condition. Key words：ethylene；feed rate；fixed bed reactor；the best process conditions 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 反应机理如下： 主反应：C2H5OH → C2H4 + H2O (1) 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 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340，370330。 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 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。 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