实验五十小型高压釜测定化学反应的活性选择性和收率..doc

苯选择加氢制环己烯 小试技术和催化剂性能分析评价方法手段 培训资料一 1培训目的 （1）苯选择加氢制环己烯催化剂小试技术。了解化学反应的活性选择性和收率的概念和测定方法。熟悉并掌握小型高压釜的使用方法。 （3）催化剂性能分析评价方法手段。熟悉气相色谱的原理和方法 2 培训内容 基本原理 (1) 催化剂活性和选择性的定量表达 若以某反应物进料的物质的量为基准，则定义如下： 时空产率：在一定条件下（温度、压力、进料组成、进料空速均一定），单位时间内，单位体积或单位质量的催化剂所得产物得量。将时空产率乘以反应器所填装的催化剂的体积或质量，直接给出单位时间生产的产物数量，也可计算完成一定的生成任务所需催化剂的体积或质量。 对于流动体系，常适用空速和接触时间的概念。定义空速为，单位时间单位催化剂上所流经的反应物的量，用符号VVH表示，单位为s-1. VVH = F/V 式中，F－单位时间反应物的进料体积，反应物的体积速率；V－催化剂床层体积。 当反应物以蒸气送入时，空速是按反应物的气体流量速率计算，称为气体时空速率（GHSV）；当反应物以液体进料时，这个相应的数量称为液体的时空速率（LHSV）,简称液体空速；若按反应物的质量流速除以催化剂的重量所得的比值，称之为重量时空速率（WHSV）,简称重量空速。对于特定的操作条件，对于给定的转化率，空速等于单位时间能处理的相当于反应器体积那么多倍的反应物。由此空速可以用作催化剂活性的指示。对给定的转化率，空速最高的催化剂是活性最高的。 接触时间θ定义为空速的倒数，即 θ ＝1/VVH 单位为时间s, min, h等。 应该指出，这样定义的接触时间或停留时间，由于反应过程中摩尔数的改变，温度及压力梯度的影响，都可能发生反应混合物体积的改变，因此并不相当于真实的反应物停留时间。 实验室各种反应器间最本质性的差别是间歇式和连续体系之间的差异。进行动力学研究，多使用连续反应器。初步筛选催化剂又必须在较高压力下进行，多使用高压釜。在这种条件下，催化剂的活性，通常直接按给定的反应条件和反应时间下的转化率来评价。不论使用什么反应器，在进行活性评价时，最核心的问题是要消除浓度梯度，温度梯度，外扩散和内扩散的影响，这样才能获得真实的信息。但反应器的类型不同，分析和处理数据的方法也不同，下面以苯部分加氢制环己烯为例，给出间歇式小型高压釜评价催化剂活性选择性和收率方法。 3 试剂与仪器 苯 分析纯 环己烯 分析纯 环己烷 分析纯 ZrO2 分析纯 ZnSO4? 7H2O 分析纯 丙酮 分析纯 WDF-0.25高压反应釜 热导池检测器（TCD） 气象色谱仪 量筒（50ml，100ml，500ml各两个） 秒表 4 实验步骤 小型高压釜示意图见图1。 流程说明：:氢气由钢瓶经阀b、三通d，由气相阀e控制进反应釜，釜内需放空的气体由阀c经出气管6出气；苯由加料罐8利用氢气压入，取样出液则经液相阀f由出液口9出液；反应釜冷却水由管4进人，由电磁阀控温开关冷却水。 首先按照要求将高压反应釜的聚四氟乙烯套筒及各管路清洗干净。 将定量的催化剂、水、反应改性剂ZnSO4?7H2O于高压反应釜中在5.0MPa氢气压力下，搅拌条件下加热升温。当温度升至140℃时，加入定量的苯开始计时，并不断补加H2维持5.0MPa。分别在5min、10min、15min取样。 5 数据处理 校正因子的计算：准确取一定量的苯、环己烯、环己烷，配成标准混合溶液，三者物质的量百分数分别为P1、P2、P3；进样0.2μL，进行色谱分析，定性，并用数据处理机计算相应面积A1、A2、A3；以苯为标准(校正因子f1 = 1)，据公式(2.1)求校正因子f2、f3。 Pi = 产物分析：在相同仪器条件下，对产品进行分析，得到各峰面积，据公式(2.1)求各物质含量Pi。则 =1 — P1； = P2 = 图1 小型高压釜示意图 苯选择加氢制环己烯 小试技术和催化剂性能分析评价方法手段 培训资料二  2 4