化工專業(yè)實(shí)驗(yàn)講義(1)

1、化工專業(yè)實(shí)驗(yàn)指導(dǎo)書化工教研室編徐州工程學(xué)院化工學(xué)院2015年9月目錄實(shí)驗(yàn)一 連續(xù)流動(dòng)反應(yīng)器中的返混測(cè)定3實(shí)驗(yàn)二 反應(yīng)精餾法制乙酸乙酯7實(shí)驗(yàn)三 共沸精餾制備無(wú)水乙醇10實(shí)驗(yàn)四 硼氫化鈉（鉀）還原水中對(duì)硝基苯酚動(dòng)力學(xué)測(cè)定14實(shí)驗(yàn)五 超濾膜分離實(shí)驗(yàn)17實(shí)驗(yàn)六 乙苯脫氫制苯乙烯22實(shí)驗(yàn)七 二氧化碳臨界狀態(tài)觀測(cè)及p-v-t關(guān)系測(cè)定26實(shí)驗(yàn)八 二元汽液平衡數(shù)據(jù)的測(cè)定30實(shí)驗(yàn)一 連續(xù)流動(dòng)反應(yīng)器中的返混測(cè)定一、實(shí)驗(yàn)?zāi)康?1、了解平推流反應(yīng)器、全混釜和多釜串聯(lián)反應(yīng)器的返混特性；2、掌握利用電導(dǎo)率測(cè)定停留時(shí)間分布的基本原理和實(shí)驗(yàn)方法；3、了解停留時(shí)間分布與多釜串聯(lián)模型的關(guān)系。二、實(shí)驗(yàn)原理 停留時(shí)間分布測(cè)定所采用的

2、方法主要是示蹤響應(yīng)法。它的基本思路是：在反應(yīng)器入口以一定的方式加入示蹤劑，然后通過(guò)測(cè)量反應(yīng)器出口處示蹤劑濃度的變化，間接地描述反應(yīng)器內(nèi)流體的停留時(shí)間。常用的示蹤劑加入的方式有脈沖輸入、階躍輸入和周期輸入等。本實(shí)驗(yàn)選用的是脈沖輸入法。脈沖輸入法是在極短的時(shí)間內(nèi)，將示蹤劑從系統(tǒng)的入口處注入主體流，在不影響主流體原有流動(dòng)特性的情況下隨之進(jìn)入反應(yīng)器。與此同時(shí)，在反應(yīng)器出口檢測(cè)示蹤劑濃度c(t)隨時(shí)間的變化。整個(gè)過(guò)程可以用圖（a）形象地描述。 （a） 脈沖輸入法 (b) 脈沖輸入 (c) 出口響應(yīng)圖 脈沖法測(cè)停留時(shí)間分布脈沖輸入法測(cè)得的停留時(shí)間分布代表了物料在反應(yīng)器中的停留時(shí)間分布密度即E(t)。若加入

3、示蹤劑后混合流體的流率為Q，出口處示蹤劑濃度為C（t），在dt時(shí)間里示蹤劑的流出量為Qc(t)dt，由E(t)定義知E(t)dt是出口物料中停留時(shí)間在t與t+dt之間示蹤劑所占分率，若在反應(yīng)器入口加入示蹤劑總量為m 對(duì)反應(yīng)器出口作示蹤劑的物料衡算，即Qc(t)dt=mE(t)dt (1)示蹤劑的加入量可以用下式計(jì)算m= (2)在值不變的情況下，由（）式和（）式求出：E(t)= (3)關(guān)于停留時(shí)間的另一個(gè)統(tǒng)計(jì)函數(shù)是停留時(shí)間分布函數(shù)F(t)，即F(t)= (4)用停留時(shí)間分布密度函數(shù)E(t)和停留時(shí)間分布函數(shù)F(t)來(lái)描述系統(tǒng)的停留時(shí)間，給出了很好的統(tǒng)計(jì)分布規(guī)律。但是為了比較不同停留時(shí)間分布之間的

4、差異，還需要引入另外兩個(gè)統(tǒng)計(jì)特征值，即數(shù)學(xué)期望和方差。數(shù)學(xué)期望對(duì)停留時(shí)間分布而言就是平均停留時(shí)間，即 (5)方差是和理想反應(yīng)器模型關(guān)系密切的參數(shù)，它的定義是： 2 (6)若采用無(wú)因次方差則有2對(duì)活塞流反應(yīng)器,而對(duì)全混流反應(yīng)器;對(duì)介于上述兩種理想反應(yīng)器之間的非理想反應(yīng)器可以用多釜串聯(lián)模型描述。多釜串聯(lián)模型中的模型參數(shù)可以由實(shí)驗(yàn)數(shù)據(jù)處理得到的來(lái)計(jì)算。N= （）當(dāng)為整數(shù)時(shí)，代表該非理想流動(dòng)反應(yīng)器可以用個(gè)等體積的全混流反應(yīng)器的串聯(lián)來(lái)建立模型。當(dāng)為非整數(shù)時(shí)，可以用四舍五入的方法近似處理，也可以用不等體積的全混流反應(yīng)器串聯(lián)模型。三、試劑與儀器飽和氯化鉀溶液。連續(xù)流動(dòng)反應(yīng)器返混測(cè)定裝置（2套）。四、實(shí)驗(yàn)步驟

5、1、準(zhǔn)備工作注意：設(shè)備必須接好地線。1） 將飽和KNO3液體注入標(biāo)有KNO3的儲(chǔ)瓶?jī)?nèi)，將水注入標(biāo)有H2O的儲(chǔ)瓶?jī)?nèi)。2） 連接好入水管線，打開(kāi)自來(lái)水閥門，使管路充滿水。3） 檢查電極導(dǎo)線連接是否正確。2、三釜串聯(lián)返混實(shí)驗(yàn)4） 將控制面板的乒乓開(kāi)關(guān)，指向“釜1”.5） 打開(kāi)電導(dǎo)率儀，按下“測(cè)量/校正”按鈕3秒使電導(dǎo)率儀處于測(cè)量狀態(tài)，此時(shí)計(jì)算機(jī)軟件上【工藝流程】中，各釜的測(cè)量值由“校正”變成數(shù)字。6） 打開(kāi)電磁閥電源。7） 旋轉(zhuǎn)三通閥，使示蹤劑流向指向三釜。8） 打開(kāi)水泵電源，關(guān)閉流向直管部分的調(diào)節(jié)閥，打開(kāi)流向三釜部分的調(diào)節(jié)閥。調(diào)節(jié)旁路閥，和轉(zhuǎn)子流量計(jì)上方調(diào)節(jié)閥，調(diào)節(jié)水的流量在20L/h.9） 打開(kāi)

6、攪拌調(diào)速器，使攪拌速度在300轉(zhuǎn)/分左右。10） 每天初次使用此設(shè)備應(yīng)將電導(dǎo)率儀預(yù)熱1520分鐘。11） 在【實(shí)時(shí)采集】中，點(diǎn)“開(kāi)始實(shí)驗(yàn)”，設(shè)定電磁閥開(kāi)閥時(shí)間和操作員號(hào)。然后點(diǎn)擊“確定”，使示蹤劑以設(shè)定時(shí)間進(jìn)入釜1中，同時(shí)計(jì)算機(jī)采集各釜出口的電導(dǎo)率值。示蹤劑加入量以釜1出口電導(dǎo)率峰值為2.7mS/cm左右為宜。12） 實(shí)驗(yàn)進(jìn)行到釜3出口的電導(dǎo)率值和開(kāi)始實(shí)驗(yàn)時(shí)釜3出口電導(dǎo)率相等后，即釜3出口電導(dǎo)率值不變時(shí)，停止實(shí)驗(yàn)。如釜1出口電導(dǎo)率峰值為2.7mS/cm，水流量為20L/h時(shí)，大約實(shí)驗(yàn)時(shí)間2400秒。13） 反應(yīng)結(jié)束，點(diǎn)擊“停止實(shí)驗(yàn)”，然后再看到提示是否保存后，保存數(shù)據(jù)。14） 在【歷史記錄】中

7、點(diǎn)“打開(kāi)”，找到保存的文件名。將打開(kāi)數(shù)據(jù)文件。并得到實(shí)驗(yàn)結(jié)果。15） 點(diǎn)“導(dǎo)出數(shù)據(jù)”可以將本次數(shù)據(jù)的結(jié)果導(dǎo)出以用戶指定的文件名以Excel方式將實(shí)驗(yàn)數(shù)據(jù)和結(jié)果顯示出來(lái)。16） 以本次實(shí)驗(yàn)數(shù)據(jù)為例，加入示蹤劑3.2秒，水流量20/h,釜1出口電導(dǎo)率峰值為2.74mS/cm，實(shí)驗(yàn)時(shí)間2400秒。實(shí)驗(yàn)結(jié)果如圖。3、直管返混性能實(shí)驗(yàn)1） 將電氣面板的乒乓開(kāi)關(guān)，指向“直管”.2） 打開(kāi)電導(dǎo)率儀，按下“測(cè)量/校正”按鈕3秒使電導(dǎo)率儀處于測(cè)量狀態(tài)，此時(shí)計(jì)算機(jī)軟件上【工藝流程】中，直管的測(cè)量值由“校正”變成數(shù)字。3） 打開(kāi)電磁閥電源。4） 旋轉(zhuǎn)三通閥，使示蹤劑流向指向直管。5） 打開(kāi)水泵電源，關(guān)閉流向釜1部分

8、的調(diào)節(jié)閥，打開(kāi)流向直管部分的調(diào)節(jié)閥。調(diào)節(jié)旁路閥，和轉(zhuǎn)子流量計(jì)上方調(diào)節(jié)閥，調(diào)節(jié)水的流量在20L/h.6） 每天初次使用此設(shè)備應(yīng)將電導(dǎo)率儀預(yù)熱1520分鐘。7） 在【實(shí)時(shí)采集】中，點(diǎn)“開(kāi)始實(shí)驗(yàn)”，設(shè)定電磁閥開(kāi)閥時(shí)間和操作員號(hào)。然后點(diǎn)擊“確定”，使示蹤劑以設(shè)定時(shí)間進(jìn)入直管中，同時(shí)計(jì)算機(jī)采集直管出口的電導(dǎo)率值。示蹤劑加入量以直管出口電導(dǎo)率峰值為2.7mS/cm左右為宜。8） 實(shí)驗(yàn)進(jìn)行到直管出口的電導(dǎo)率值和開(kāi)始實(shí)驗(yàn)時(shí)直管出口電導(dǎo)率相等后，即直管出口電導(dǎo)率值不變時(shí)，停止實(shí)驗(yàn)。如直管出口電導(dǎo)率值為2.7mS/cm，水流量為20L/h時(shí)，大約實(shí)驗(yàn)時(shí)間200秒。9） 反應(yīng)結(jié)束，點(diǎn)擊“停止實(shí)驗(yàn)”，然后再看到提示是

9、否保存后，保存數(shù)據(jù)。10） 在【歷史記錄】中點(diǎn)“打開(kāi)”，找到保存的文件名。將打開(kāi)數(shù)據(jù)文件。并得到實(shí)驗(yàn)結(jié)果。11） 點(diǎn)“導(dǎo)出數(shù)據(jù)”可以將本次數(shù)據(jù)的結(jié)果導(dǎo)出以用戶指定的文件名以Excel方式將實(shí)驗(yàn)數(shù)據(jù)和結(jié)果顯示出來(lái)。12） 以本次實(shí)驗(yàn)數(shù)據(jù)為例，加入示蹤劑0.4秒，水流量20/h,釜1出口電導(dǎo)率2.74mS/cm，實(shí)驗(yàn)時(shí)間200秒。實(shí)驗(yàn)結(jié)果如圖。4、停車（1） 實(shí)驗(yàn)完畢，將實(shí)驗(yàn)柜上三通閥轉(zhuǎn)至“H2O”位置，將程序中“閥開(kāi)時(shí)間”調(diào)到20秒左右，按“開(kāi)始”按鈕，沖洗電磁閥及管路。反復(fù)三、四次。（2） 關(guān)閉各水閥門、電源開(kāi)關(guān)，打開(kāi)釜底或管式反應(yīng)器底部排水閥，將水排空。（3） 退出實(shí)驗(yàn)程序，關(guān)閉計(jì)算機(jī)。五、

10、數(shù)據(jù)記錄與處理表1 三釜串聯(lián)返混的測(cè)定流量： 電磁閥開(kāi)啟時(shí)間： 攪拌器轉(zhuǎn)速 序號(hào)時(shí)間電導(dǎo)率平均停留時(shí)間方差無(wú)因次方差模型參數(shù)釜1釜2釜3直管根據(jù)表1的數(shù)據(jù)，用excel或origin軟件以各反應(yīng)器出口電導(dǎo)率對(duì)t作圖。用多級(jí)混合槽模型計(jì)算N。六、思考題1、 示蹤劑注入時(shí)間長(zhǎng)短對(duì)返混測(cè)試結(jié)果有什么影響？2、 攪拌轉(zhuǎn)速對(duì)反應(yīng)器的返混有什么影響？實(shí)驗(yàn)二 反應(yīng)精餾法制乙酸乙酯一、實(shí)驗(yàn)?zāi)康?、了解反應(yīng)精餾是既服從質(zhì)量作用定律又服從相平衡規(guī)律的復(fù)雜過(guò)程。2、掌握反應(yīng)精餾的操作。3、能進(jìn)行全塔物料衡算和塔操作的過(guò)程分析。4、了解反應(yīng)精餾與常規(guī)精餾的區(qū)別。5、學(xué)會(huì)分析塔內(nèi)物料組成。二、實(shí)驗(yàn)原理反應(yīng)精餾過(guò)程不同于

11、一般精餾，他既有精餾的物理相變之傳遞現(xiàn)象，又有物質(zhì)變性的化學(xué)反應(yīng)現(xiàn)象。兩者同時(shí)存在，相互影響，使過(guò)程更加復(fù)雜。因此，反應(yīng)精餾對(duì)下列兩種情況特別適用：（1）可逆平衡反應(yīng)。一般情況下，反應(yīng)受平衡影響，轉(zhuǎn)化率只能維持在平衡轉(zhuǎn)化的水平；但是，若生成物中有低沸點(diǎn)或高沸點(diǎn)物質(zhì)存在，則精餾過(guò)程可使其連續(xù)地從系統(tǒng)中排出，結(jié)果超過(guò)平衡轉(zhuǎn)化率，大大提高了效率。（2）異構(gòu)體混合物分離。通常因?yàn)樗鼈兊姆悬c(diǎn)接近，靠精餾方法不易分離提純，若異構(gòu)體中某組分能發(fā)生化學(xué)反應(yīng)并能生成沸點(diǎn)不同的物質(zhì)，這時(shí)可在過(guò)程中得以分離。對(duì)醇酸酯化反應(yīng)來(lái)說(shuō)，適于第一種情況。但該反應(yīng)速度非常緩慢，故一般都用催化反應(yīng)方式。本實(shí)驗(yàn)是以醋酸和乙醇為原料

12、，在硫酸催化下生成醋酸乙酯的可逆反應(yīng)。反應(yīng)的化學(xué)方程式為：CH3COOH + C2H5OHCH3COOC2H5 + H2O流程選用連續(xù)進(jìn)料，但本實(shí)驗(yàn)采用塔釜間歇進(jìn)料。三、實(shí)驗(yàn)裝置及試劑反應(yīng)精餾塔用玻璃制成，內(nèi)徑20mm，塔的填料高1 400mm，塔有側(cè)口5個(gè)，最上口和最下口分別距塔頂和塔底均為200mm，側(cè)口間距為250mm。塔內(nèi)填裝2×2mm不銹鋼網(wǎng)環(huán)型填料。塔釜為四口燒瓶，容積為1000mL，塔外壁鍍有透明導(dǎo)電膜，通電流使塔身加熱保溫。透明導(dǎo)電分上、下兩段，每段功率240W。塔釜置于300W電熱包中。塔頂冷凝液體的回流和采出比用擺動(dòng)式回流比控制器控制。此控制系統(tǒng)由塔頭上的擺錘、電

13、磁鐵線圈及回流比控制電子儀表組成。實(shí)驗(yàn)所需冰乙酸、無(wú)水乙醇、濃硫酸為分析純或化學(xué)純。反應(yīng)精餾裝置示意圖1-電加熱套；2-玻璃塔釜；3-玻璃塔體；4-U管壓差計(jì)；5-玻璃塔頭；6-冷凝器；7-回流比分配器；8-收集瓶；9-原料貯槽；10-進(jìn)料泵；11-進(jìn)料流量計(jì)；12-預(yù)熱器；13-取樣口四、實(shí)驗(yàn)步驟1、在塔釜內(nèi)加入250350g醇酸混合液（其中醇酸的摩爾比1.11.7，催化劑硫酸的含量為酸的0.5% 1%），2、打開(kāi)總電源開(kāi)關(guān)，開(kāi)啟測(cè)溫電源開(kāi)關(guān)和塔釜加熱系統(tǒng)，設(shè)定好儀表的溫度值（推薦溫度為170 190），3、當(dāng)釜內(nèi)物料開(kāi)始沸騰時(shí)，打開(kāi)塔身上、下兩段透明保溫的電源，順時(shí)針調(diào)節(jié)電流給定旋鈕，使電

14、流維持在0.10.3A。開(kāi)啟塔頂冷凝水。4、當(dāng)塔頂擺錘上有液體出現(xiàn)時(shí)，進(jìn)行全回流操作15分鐘后，設(shè)定回流比為3：1，開(kāi)啟回流比控制電源。5、30分鐘后，用微量注射器在塔身三個(gè)不同部位取樣，應(yīng)盡量保證同步。測(cè)得塔內(nèi)各組分濃度的分布曲線。6、分別將0.5uL樣品注入色譜分析儀，記錄數(shù)據(jù)，注射器用后應(yīng)用蒸餾水或丙酮洗清，以備后用。7、重復(fù)5、6步操作。8、實(shí)驗(yàn)操作約2h左右，關(guān)閉塔釜及塔身加熱電源及冷凝水，關(guān)閉總電源，對(duì)餾出液及釜?dú)堃哼M(jìn)行稱重和色譜分析。五、實(shí)驗(yàn)數(shù)據(jù)處理自行設(shè)計(jì)實(shí)驗(yàn)數(shù)據(jù)記錄表格。根據(jù)實(shí)驗(yàn)測(cè)得的數(shù)據(jù)，進(jìn)行乙酸和乙醇的全塔物料衡算，計(jì)算塔內(nèi)濃度分布、反應(yīng)產(chǎn)率及轉(zhuǎn)化率等，繪出濃度分布曲線圖

15、。六、思考題1、如何提高酯化收率？2、什么是反應(yīng)精餾？其特點(diǎn)是什么？可應(yīng)用于什么樣的體系？3、不同回流比對(duì)產(chǎn)物分布有何影響？實(shí)驗(yàn)三 共沸精餾制備無(wú)水乙醇一、實(shí)驗(yàn)?zāi)康?、通過(guò)實(shí)驗(yàn)加深對(duì)共沸精餾過(guò)程的理解；2、熟悉精餾設(shè)備的構(gòu)造，掌握精餾操作方法；3、能夠?qū)s過(guò)程做全塔物料衡算；二、實(shí)驗(yàn)原理精餾是利用不同組份在氣-液兩相間的分配，通過(guò)多次氣液兩相間的傳質(zhì)和傳熱來(lái)達(dá)到分離的目的。對(duì)于不同的分離對(duì)象，精餾方法也會(huì)有所差異。例如，分離乙醇和水的二元物系。由于乙醇和水可以形成共沸物，而且常壓下的共沸溫度和乙醇的沸點(diǎn)溫度極為相近，所以采用普通精餾方法只能得到乙醇和水的混合物，而無(wú)法得到無(wú)水乙醇。為此，在乙

16、醇-水系統(tǒng)中加入第三種物質(zhì)，該物質(zhì)被稱為共沸劑。共沸劑具有能和被分離系統(tǒng)中的一種或幾種物質(zhì)形成最低共沸物的特性，在精餾過(guò)程中共沸劑將以共沸物的形式從塔頂蒸出，塔釜?jiǎng)t得到無(wú)水乙醇，這種方法就稱作共沸精餾。乙醇-水系統(tǒng)加入共沸劑苯以后可以形成四種共沸物?，F(xiàn)將它們?cè)诔合碌墓卜袦囟?、共沸組成列于表1。為了便于比較，再將乙醇、水、苯三種純物質(zhì)常壓下的沸點(diǎn)列于表2。表1 乙醇水-苯三元共沸物性質(zhì)共沸物（簡(jiǎn)記）共沸點(diǎn)/共沸物組成/wt%乙醇水苯乙醇-水-苯（T）64.8518.57.474.1乙醇-苯（ABZ）68.2432.370.067.63苯-水（BWZ）69.250.08.8391.17乙醇-水（

17、AWZ）78.1595.574.430.0表2 乙醇、水、苯的常壓沸點(diǎn)物質(zhì)名稱（簡(jiǎn)記）乙醇（A）水（W）苯（B）沸點(diǎn)溫度（）78.310080.2從表1和表2列出沸點(diǎn)看，除乙醇-水二元共沸物的共沸物與乙醇沸點(diǎn)相近之外，其余三種共沸物的沸點(diǎn)與乙醇沸點(diǎn)均有10左右的溫度差。因此，可以設(shè)法使水和苯以共沸物的方式從塔頂分離出來(lái)，塔釜?jiǎng)t得到無(wú)水乙醇。整個(gè)精餾過(guò)程可以用圖1來(lái)說(shuō)明。圖中A、B、W分別為乙醇、苯和水的英文字頭；ABZ,AWZ,BWZ代表三個(gè)二元共沸物，T表示三元共沸物。圖中的曲線為25下的乙醇、水、苯三元共沸物的溶解度曲線。該曲線的下方為兩相區(qū)，上方為均相區(qū)。圖中標(biāo)出的三元共沸組成點(diǎn)T是處在

18、兩相區(qū)內(nèi)。以T為中心，連接三種純物質(zhì)A、B、W及三個(gè)二元共沸點(diǎn)組成點(diǎn)ABZ、AWZ、BWZ，將該圖分為六個(gè)小三角形。如果原料液的組成點(diǎn)落在某個(gè)小三角形內(nèi)。當(dāng)塔頂采用混相回流時(shí)精餾的最終結(jié)果只能得到這個(gè)小三角形三個(gè)頂點(diǎn)所代表的物質(zhì)。故要想得到無(wú)水乙醇，就應(yīng)該保證原料液的組成落在包含頂點(diǎn)A的小三角形內(nèi)，即在ATABZ或ATAWZ內(nèi)。從沸點(diǎn)看，乙醇-水的共沸點(diǎn)和乙醇的沸點(diǎn)僅差0.15，就本實(shí)驗(yàn)的技術(shù)條件無(wú)法將其分開(kāi)。而乙醇-苯的共沸點(diǎn)與乙醇的沸點(diǎn)相差10.06，很容易將它們分離開(kāi)來(lái)。所以分析的最終結(jié)果是將原料液的組成控制在ATABZ中。圖1中F代表未加共沸物時(shí)原料乙醇、水混合物的組成。隨著共沸劑苯的

19、加入，原料液的總組成將沿著FB連線變化，并與AT線交于H點(diǎn)，這時(shí)共沸劑苯的加入量稱作理論共沸劑用量，它是達(dá)到分離目的所需最少的共沸劑量。上述分析只限于混相回流的情況，即回流液的組成等于塔頂上升蒸汽組成的情況。而塔頂采用分相回流時(shí)，由于富苯相中苯的含量很高，可以循環(huán)使用，因而苯的用量可以低于理論共沸劑的用量。分相回流也是實(shí)際生產(chǎn)中普遍采用的方法。它的突出優(yōu)點(diǎn)是共沸劑的用量少，共沸劑提純的費(fèi)用低。三、裝置、流程及試劑1、裝置本實(shí)驗(yàn)所用的精餾塔為內(nèi)徑20mm的玻璃塔，內(nèi)部裝有2×2 mm不銹鋼網(wǎng)環(huán)填料，填料塔高度略高于1.2m。塔釜為四口燒瓶，容積為500mL，塔外壁鍍有透明保溫膜，通電流

20、使塔身加熱保溫。實(shí)驗(yàn)所需能量由電加熱套提供，塔釜置于250W電熱套中。電熱套、塔底、塔頂溫度數(shù)均由數(shù)字智能儀表顯示，實(shí)驗(yàn)中采用阿貝折光儀分析取樣組分的含量。2、流程1-電加熱套 2-玻璃塔釜 3-玻璃塔體 4-U管壓差計(jì) 5-玻璃塔頭 6-冷凝器 7-回流比分配器 8-收集瓶3、試劑實(shí)驗(yàn)試劑有95乙醇（化學(xué)純），99.5苯（分析純）四、實(shí)驗(yàn)步驟1、稱取100g 95%的乙醇和一定量的苯（參考量為45g），加入塔釜，再放入幾粒沸石。2、向全凝器中通入冷卻水，打開(kāi)電源開(kāi)關(guān)，開(kāi)始塔釜加熱。與此同時(shí)調(diào)節(jié)好超級(jí)恒溫水浴的溫度，使水浴內(nèi)的循環(huán)水通過(guò)阿貝折光儀，并保證其在25下恒溫。3、待釜液沸騰，開(kāi)啟塔身

21、保溫電源，調(diào)節(jié)保溫電流為0.2A左右（冬天適當(dāng)大些），以使填料層具有均勻的溫度梯度，保證全塔處在正常的操作范圍內(nèi)。4、每隔15分鐘記錄一次塔頂和塔釜的溫度，每隔20分鐘用阿貝折光儀分析一次塔釜的釜液組成。也可以取塔釜汽相進(jìn)行分析，然后根據(jù)汽-液平衡關(guān)系推出塔釜液相組成，這樣可以排除試劑中少量雜質(zhì)（高沸物）對(duì)折射率的影響。5、對(duì)于間歇精餾，隨著精餾過(guò)程的進(jìn)行，塔釜液相組成不斷變化，當(dāng)釜液濃度達(dá)到99.5%以上時(shí)，就可停止實(shí)驗(yàn)。6、將塔頂餾出物中放入分液漏斗內(nèi)，靜置5分鐘，將分離后的富苯相和富水相分別稱重。然后用阿貝折光儀測(cè)出各相的折射率值，再查表計(jì)算出兩相各自的濃度。7、用天平稱出塔釜產(chǎn)品的質(zhì)量

22、。8、切斷設(shè)備電源，關(guān)閉冷卻水，結(jié)束實(shí)驗(yàn)。五、實(shí)驗(yàn)處理1、作全塔物料衡算，求出塔頂三元共沸物的組成。2、畫出25下乙醇-水-苯三元物系的溶解度曲線，在圖上標(biāo)明共沸物的組成點(diǎn)，畫出加料線，并對(duì)精餾過(guò)程作簡(jiǎn)要的說(shuō)明。六、思考題1、如何計(jì)算共沸劑的加入量？2、需要測(cè)出哪些量才可以作全塔的物料衡算？具體的衡算方法是什么？實(shí)驗(yàn)四 硼氫化鈉（鉀）還原水中對(duì)硝基苯酚動(dòng)力學(xué)測(cè)定一、實(shí)驗(yàn)?zāi)康?1、掌握用分光光度法測(cè)定溶液濃度變化的方法。2、了解化學(xué)動(dòng)力學(xué)實(shí)驗(yàn)和數(shù)據(jù)處理的一般方法。3、加深理解反應(yīng)速率方程、反應(yīng)級(jí)數(shù)、速率系數(shù)、活化能等重要概念和一級(jí)動(dòng)力學(xué)的特點(diǎn)。二、實(shí)驗(yàn)原理對(duì)硝基苯酚是化工生產(chǎn)中重要的有機(jī)合成原料

23、，可用于生產(chǎn)醫(yī)藥、農(nóng)藥、和殺菌劑等。然而對(duì)硝基苯酚一旦進(jìn)入環(huán)境，會(huì)對(duì)人和動(dòng)植物造成危害。由于對(duì)硝基苯酚具有高毒性、能溶于水、性質(zhì)穩(wěn)定，是最難以治理的化合物之一。對(duì)硝基苯酚的還原產(chǎn)物對(duì)氨基苯酚的毒性相對(duì)低得多，同時(shí)對(duì)氨基苯酚也是重要的化工和醫(yī)藥中間體。將對(duì)硝基苯酚還原為對(duì)氨基苯酚，既能實(shí)現(xiàn)對(duì)硝基苯酚的降解，也能合成對(duì)氨基苯酚。因此，開(kāi)發(fā)一種在水介質(zhì)中處理對(duì)硝基苯酚的環(huán)境友好的技術(shù)是很有意義的。硼氫化鈉（鉀）作為還原劑在催化劑作用下可以將對(duì)硝基苯酚還原為對(duì)氨基苯酚：該方法具有條件溫和、高效、快速和環(huán)境友好等優(yōu)勢(shì)?；瘜W(xué)還原法使用的催化劑以貴金屬催化劑金、銀為主。一般是將金或銀分散在載體中，這樣可以提

24、高催化劑的活性，也便于催化劑回收利用。由于金、銀是貴金屬，其應(yīng)用受到一定的限制。鉍的毒性很低，是一種“綠色”金屬。鉍（III）鹽也是安全、無(wú)毒的，常被設(shè)計(jì)成環(huán)境友好的催化劑。銅和鈷對(duì)此反應(yīng)也有催化活性。本實(shí)驗(yàn)擬采用四氧化三鐵為載體，將鉍鹽、銅鹽或鈷鹽負(fù)載后再還原得到Bi/Fe3O4、Cu/Fe3O4或Co/Fe3O4催化劑，將其用于硼氫化鈉（鉀）還原對(duì)硝基苯酚。在紫外-可見(jiàn)光譜中對(duì)硝基苯酚溶液的特征吸收峰位于320 nm左右，加入硼氫化鈉（鉀）溶液后，溶液呈堿性，促進(jìn)對(duì)硝基苯酚解離，其特征吸收峰出現(xiàn)在400 nm處。因此，在反應(yīng)過(guò)程中主要檢測(cè)400 nm處特征吸收峰的變化，判斷反應(yīng)進(jìn)程。在硼氫

25、化鈉（鉀）過(guò)量時(shí)，此反應(yīng)可看作準(zhǔn)一級(jí)反應(yīng)，且對(duì)硝基苯酚的濃度和其吸光度成正比，因此有如下關(guān)系式： ln(At/A0) = ln(ct/c0) = -kt式中：k為表觀速率常數(shù)；c0和ct分別為4-NP在t=0和t=t時(shí)刻的濃度；A0和At分別為4-NP在t=0和t=t時(shí)刻的吸光度。因此，通過(guò)測(cè)定不同時(shí)刻的吸光度可判斷反應(yīng)進(jìn)程，也可求出反應(yīng)速率常數(shù)k。通過(guò)改變反應(yīng)條件，并求出相應(yīng)的k值，確定適宜的反應(yīng)條件。改變反應(yīng)溫度，可求出活化能。根據(jù)阿倫尼烏斯公式：可得：以lnk對(duì)1/T作圖，根據(jù)直線的斜率可求出Ea。三、試劑與儀器對(duì)硝基苯酚溶液（40 mmol.L-1，1 L)【對(duì)硝基苯酚分子量為139。

26、稱取1.39 g對(duì)硝基苯酚，溶解后用250 mL容量瓶定容即得】；硼氫化鈉（鉀）（硼氫化鈉分子量為37.8，硼氫化鉀分子量為53.9）；五水硝酸鉍（分子量485）；五水硫酸銅（分子量249.7）；六水氯化鈷（237.9）；四氧化三鐵。分光光度計(jì)（2臺(tái)）、集熱式磁力攪拌器（6臺(tái)）、250 mL燒杯（6）、量筒。四、實(shí)驗(yàn)步驟1、催化劑的制備以10%的Cu/Fe3O4為例：稱取0.39 g五水硫酸銅,用50 mL水溶液，攪拌均勻。加入1 g四氧化三鐵，攪拌10 min，再加入0.3 g硼氫化鉀，攪拌至基本無(wú)氣泡。抽濾、水洗至中心、抽濾、乙醇洗、抽濾得催化劑。2、反應(yīng)過(guò)程取10 mL 40 mmol.

27、L-1的對(duì)硝基苯酚溶液加入燒杯中，再加水90 mL水，室溫?cái)嚢?。稱取0.216 g硼氫化鉀溶解在50 mL水中后（按硼氫化鉀與對(duì)硝基苯酚的摩爾比為10:1計(jì)），然后倒入燒杯中，攪拌均勻（觀察顏色變化），取樣，測(cè)其400 nm處的吸光度A0。稱取0.02 g催化劑加入到反應(yīng)燒杯中，開(kāi)始計(jì)時(shí)，每隔2 min取樣。用針管抽取0.5 mL樣品，注入比色皿中，再加3 mL蒸餾水，用蒸餾水作參比液測(cè)定其吸光度。直到吸光度接近0，停止反應(yīng)。改變硼氫化鉀的用量，使硼氫化鉀與對(duì)硝基苯酚的摩爾比分別為20:1、30:1、40:1，重復(fù)上述過(guò)程。固定硼氫化鉀與對(duì)硝基苯酚的摩爾比為30:1，在溫度為室溫加10 和室溫

28、加20 進(jìn)行反應(yīng)并檢測(cè)。五、數(shù)據(jù)記錄與處理表1 不同物料比下吸光度隨時(shí)間的變化催化劑用量： 室溫： 時(shí)間物料比0 min2 min4 min6 min8 min10 min12 min14 min16 min18 min10:120:130:140:1表2 溫度下吸光度隨時(shí)間的變化催化劑用量： 物料配比： 時(shí)間溫度0 min2 min4 min6 min8 min10 min12 min14 min16 min室溫室溫+10 室溫+20 根據(jù)表1的數(shù)據(jù)，用excel或origin軟件以 ln(At/A0)對(duì)t作圖，對(duì)相關(guān)點(diǎn)擬合后得到直線，可由作圖軟件求出方差和直線的斜率。斜率的相反數(shù)即為k。圖

29、1 硼氫化鈉濃度對(duì)反應(yīng)的影響根據(jù)表2 的數(shù)據(jù)，用同樣的方法作圖，求出不同溫度下的k。以不同溫度下的lnk對(duì)1/T作圖，得一直線，根據(jù)直線的斜率可求出反應(yīng)的活化能。圖2 不同溫度下的lnk六、思考題1、改變物料配比，活化能會(huì)改變嗎？2、測(cè)定反應(yīng)物料吸光度時(shí)為什么要精確配制待測(cè)液？實(shí)驗(yàn)五 超濾膜分離實(shí)驗(yàn)一、實(shí)驗(yàn)?zāi)康?、了解和熟悉超過(guò)濾膜分離的工藝過(guò)程；2、了解膜分離技術(shù)的特點(diǎn)；3、培養(yǎng)學(xué)生的實(shí)驗(yàn)操作技能。二、分離機(jī)理膜分離技術(shù)是近幾十年迅速發(fā)展起來(lái)的一類新型分離技術(shù)。膜分離法是用天然或人工合成的高分子薄膜，以外界能量或化學(xué)位差為推動(dòng)力，對(duì)雙組分或多組分的溶質(zhì)與溶劑進(jìn)行分離、分級(jí)、提純和富集的方法。

30、膜分離法可用于液相和氣相。對(duì)于液相分離可用于水溶液體系、非水溶液體系、水溶膠體系以及含有其它微粒的水溶液體系。膜分離包括反滲透、超過(guò)濾、電滲析、微孔過(guò)濾等。膜分離過(guò)程具有無(wú)相態(tài)變化、設(shè)備簡(jiǎn)單、分離效率高、占地面積小、操作方便、能耗少、適應(yīng)性強(qiáng)等優(yōu)點(diǎn)。目前，在海水淡化、食品加工工業(yè)的濃縮分離、工業(yè)超純水制備、工業(yè)廢水處理等領(lǐng)域的應(yīng)用越來(lái)越多。超過(guò)濾是膜分離技術(shù)的一個(gè)重要分支，通過(guò)實(shí)驗(yàn)掌握這項(xiàng)技術(shù)具有重要的意義。通常，以壓力差為推動(dòng)力的液相膜分離方法有反滲透(RO)、納濾(NF)、超濾(UF)和微濾(MF)等方法。圖1為各種滲透膜對(duì)不同物質(zhì)的截留示意圖。對(duì)于超濾（UF）而言，一種被廣泛用來(lái)形象地分

31、析超濾膜分離機(jī)理的說(shuō)法是“篩分”理論。該理論認(rèn)為，膜表面具有無(wú)數(shù)微孔，這些實(shí)際存在的孔徑不同的孔眼象篩子一樣，截留住了分子直徑大于孔徑的溶質(zhì)和顆粒，從而達(dá)到分離的目的。圖1 各種滲透膜對(duì)不同物質(zhì)的截留示意圖 圖2 超過(guò)濾工作原理示意圖最簡(jiǎn)單的超濾器的工作原理，如圖2所示，在一定的壓力作用下，當(dāng)含有高分子（A）和低分子（B）溶質(zhì)的混合液流過(guò)被支撐的超濾膜表面時(shí)，溶劑（如水）和低分子溶質(zhì)（如無(wú)機(jī)鹽類）將透過(guò)超濾膜，作為透過(guò)液被收集起來(lái)，高分子溶質(zhì)（如有機(jī)膠體）則被超濾膜截留而作為濃縮液被回收。應(yīng)當(dāng)指出的是，若超濾完全用“篩分”的概念來(lái)解釋，則會(huì)非常含糊。在有些情況下，似乎孔徑大小是物料分離的唯一支

32、配因素，但對(duì)有些情況，超濾膜材料表面的化學(xué)特性起到?jīng)Q定性的截留作用。如有些膜的孔徑既比溶劑分子大，又比溶質(zhì)分子小，本不應(yīng)具有截留功能，但令人意外的是，它仍具有明顯的分離效果。由此可知，比較全面一些的解釋是：在超濾膜分離過(guò)程中，膜的孔徑大小和膜表面的化學(xué)性質(zhì)等，將分別起著不同的截留作用。因此，不能簡(jiǎn)單地分析超濾現(xiàn)象，孔結(jié)構(gòu)是重要因素，但不是唯一因素，另一重要因素是膜表面的化學(xué)性質(zhì)。三、實(shí)驗(yàn)設(shè)備、流程和儀器1、實(shí)驗(yàn)設(shè)備：中空纖維超濾膜裝置（1）膜組件結(jié)構(gòu)如圖3所示圖3 中空纖維超濾膜組件（2）膜組件技術(shù)指標(biāo)本裝置為雙組件結(jié)構(gòu)，外壓式流程。組件技術(shù)指標(biāo)：截留分子量：6000；膜材料：聚砜中空纖維膜，

33、有機(jī)玻璃膜外殼，管路及管件為ABS塑料；流量范圍：10-50L/h；操作壓力：<0.16MPa；適用溫度：5-30；膜面積：0.5m2；組件外尺寸：60×640mm；pH：1-14；裝置外形尺寸：長(zhǎng)×寬×高=960×500×1900mm；泵：不銹鋼射流式自吸離心泵；電源：AC220V，50Hz；預(yù)過(guò)濾器濾芯：材質(zhì)為聚砜，精度5-10，若阻力增大，可以反吹。2、實(shí)驗(yàn)流程如圖4所示C1儲(chǔ)槽中的清洗水或C2儲(chǔ)槽中的溶液經(jīng)過(guò)水泵加壓至預(yù)過(guò)濾器，過(guò)濾掉雜質(zhì)后，經(jīng)過(guò)流量計(jì)及水切換閥F20至F5、膜組件1或F6、膜組件2，透過(guò)液經(jīng)F11或F10至視窗流

34、入C4，未透過(guò)液經(jīng)F12或F9至F13取樣或F14流入溶液儲(chǔ)槽C2中。C3中的保護(hù)液經(jīng)F8和F21至F5和F6進(jìn)入膜組件；排放保護(hù)液時(shí)，打開(kāi)F7閥，保護(hù)液流入C5中。3、實(shí)驗(yàn)儀器722光柵分光光度計(jì)四、實(shí)驗(yàn)物料及分析方法1、實(shí)驗(yàn)物料保護(hù)液：1%甲醛水溶液聚乙二醇水溶液：液量25L（貯槽使用容積），濃度20mg/L料液配制：取聚乙二醇0.5g置于1000ml的燒杯中，加入800ml水，溶解。在貯槽內(nèi)稀釋至25L，并攪拌均勻。2、分析方法(1) 分析試劑及物品聚乙二醇：MW20000；I2，KI，H3BO3燒杯：100ml,5個(gè)；棕色容量瓶：500ml,2個(gè)；工業(yè)濾紙；蒸餾水。容量瓶：50ml,2

35、1個(gè)，100ml,6個(gè)，1000ml,2個(gè)；移液管：0.5、1、2、3ml各1支，5ml,3支，25ml,3支；量液管：10ml,2支；量筒：100ml,1個(gè)；500ml,1個(gè)。圖4 中空纖維超濾膜分離流程圖符號(hào)說(shuō)明：C1清洗水儲(chǔ)槽，C2溶液儲(chǔ)槽，C3保護(hù)液高位槽，C4透過(guò)液儲(chǔ)槽，C5保護(hù)液受液罐，F(xiàn)1、F2C2和C1的排液閥，F(xiàn)3、F4C2和C1的出口閥，F(xiàn)5、F6組件1和2的入口閥，F(xiàn)7排液閥，F(xiàn)8保護(hù)液閥，F(xiàn)9、F12組件1和2的出口調(diào)節(jié)閥，F(xiàn)10、F11組件1和2的透過(guò)液切換閥，F(xiàn)13取樣或排放閥，F(xiàn)14未透過(guò)液循環(huán)閥，F(xiàn)15串聯(lián)閥，F(xiàn)16、F17回流閥，F(xiàn)18過(guò)濾器前閥，F(xiàn)19過(guò)濾器

36、排放閥，F(xiàn)20水切換閥，F(xiàn)21保護(hù)液切換閥，P-壓力表。 (2)發(fā)色劑配制（教師配） 0.05 mol/L I2溶液：準(zhǔn)確稱量3.3 g I2、5 g KI，將其混合后放在研缽中，加入少量水研磨至溶解，然后將溶液放入燒杯中稀釋后于500 mL 容量瓶中定容。 0.5 mol/L H3BO3溶液：準(zhǔn)確稱取30.915g H3BO3，在燒杯中溶解后轉(zhuǎn)移到1000 mL 容量瓶中定容。(3) 分析操作 繪制標(biāo)準(zhǔn)曲線:準(zhǔn)確稱取在60下干燥4小時(shí)的聚乙二醇1.000g溶于1000mL容量瓶中（已配好），吸取5mL到100mL容量瓶中，定容得50mg/L標(biāo)準(zhǔn)溶液。然后分別吸取2、5、8、10、12、15、

37、18、20mL于50mL容量瓶中，加入1mLI2 溶液和7.5mL H3BO3溶液，蒸餾水稀釋至刻度。選用空白試劑（即標(biāo)曲中0mg/L溶液加1mL I2 溶液和7.5mL H3BO3 溶液，稀釋至刻度）為參比溶液，于波長(zhǎng)520nm下，在722型分光光度計(jì)上測(cè)定吸光度（5min內(nèi)完成），以聚乙二醇濃度為橫坐標(biāo)，吸光度為縱坐標(biāo)作圖，繪制出標(biāo)準(zhǔn)曲線。 試樣分析。取試樣10mL置于50mL容量瓶中（透過(guò)液取40mL），分別加入加1mL I2 溶液和7.5mL H3BO3 溶液，加蒸餾水稀釋至刻度，搖勻，測(cè)定吸光度，再?gòu)臉?biāo)準(zhǔn)曲線上查濃度值。五、實(shí)驗(yàn)步驟1、排超濾組件中的保護(hù)液為防止中空纖維膜被微生物浸蝕

38、而損傷，不工作期間，在超濾組件內(nèi)加入保護(hù)液。在實(shí)驗(yàn)前，須將保護(hù)液放凈，倒入裝甲醛的容量瓶中。保護(hù)液停止流動(dòng)后即認(rèn)為保護(hù)液排完。2、清洗超濾組件開(kāi)泵水泵，用蒸餾水清洗膜組件，清洗完畢。將清洗液倒掉，清洗液不要流入原料貯槽中。3、排水排掉組件1、2及管路中的水。排完水后檢查閥門開(kāi)關(guān)狀態(tài)。4、分離測(cè)樣 用干凈燒杯取原料液樣100mL，放置，待測(cè)吸光度和濃度。 打開(kāi)閥F3、F5、F12、F13。用膜組件1分離物料。開(kāi)泵，流量為10L/h。調(diào)節(jié)F12閥，壓力0.02MPa，幾分鐘后，窗口中有透過(guò)液出現(xiàn)，這時(shí)準(zhǔn)確記錄時(shí)間。在 C4處用燒杯接透過(guò)液1分鐘，測(cè)量體積，計(jì)算流量，在F13處用燒杯接未透過(guò)液1分鐘

39、，計(jì)算流量。用燒杯各取100mL原料液、透過(guò)液和未透過(guò)液，分別移取10mL原料液、未透過(guò)液和40mL透過(guò)液于50mL容量瓶中，測(cè)定吸光度。 每隔20分鐘取一次樣，共取6次樣，每次都要重新測(cè)量透過(guò)液和未透過(guò)液流量，重新取樣測(cè)定吸光度。每次所取樣都要標(biāo)記清楚（如原料液0，原料液1，透過(guò)液1，未透過(guò)液1；原料液2，透過(guò)液2，未透過(guò)液2等）。 改變流量（分別為10、15、20、25、30 L/h），重復(fù)步驟、（注意始終保持壓力表1壓力為0.02Mpa）； 停泵，關(guān)閉F3，打開(kāi)F4。 放掉膜組件及管路中的原料液。5、清洗膜組件待膜組件中的原料液流完后，用自來(lái)水代替原料液，在較大流量下運(yùn)轉(zhuǎn)20min左右。

40、6、加保護(hù)液膜組件中加入保護(hù)液，中空纖維膨脹，待膜組件中保護(hù)液加滿后，關(guān)閉所有閥門。7、將儀器清洗干凈，放在指定位置，切斷分光光度計(jì)的電源。實(shí)驗(yàn)結(jié)束。六、數(shù)據(jù)處理1、按下表記錄實(shí)驗(yàn)條件和資料流量： mg/L 壓力（表壓）： Mpa 溫度： 實(shí)驗(yàn)序號(hào)起止時(shí)間濃度（mg/L）截留率原料液透過(guò)液未透過(guò)液2、數(shù)據(jù)處理（1）聚乙二醇的脫除率（截留率） （i=1,6） （2）在坐標(biāo)上繪出截留率-取樣時(shí)間T的關(guān)系曲線。七、思考題1、試論述超過(guò)濾膜分離的機(jī)理。2、超過(guò)濾組件中加保護(hù)液的意義？3、實(shí)驗(yàn)中如果操作壓力過(guò)高會(huì)有什么結(jié)果？4、提高料液的溫度對(duì)超濾有什么影響？5、閱讀參考文獻(xiàn)，回答什么是濃差極化？有什么

41、危害？有哪些消除的方法？實(shí)驗(yàn)六 乙苯脫氫制苯乙烯一、實(shí)驗(yàn)?zāi)康?1、了解以乙苯為原料，氧化鐵系為催化劑，在固定床單管反應(yīng)器中制備苯乙烯的過(guò)程。2、學(xué)會(huì)穩(wěn)定工藝操作條件的方法。3、掌握乙苯脫氫制苯乙烯的轉(zhuǎn)化率、選擇性、收率與反應(yīng)溫度的關(guān)系；找出最適宜的反應(yīng)溫度區(qū)域。4、了解氣相色譜分析方法。二、實(shí)驗(yàn)原理 1、本實(shí)驗(yàn)的主副反應(yīng)主反應(yīng)：副反應(yīng)：在水蒸氣存在的條件下，還可能發(fā)生下列反應(yīng)：此外還有芳烴脫氫縮合及苯乙烯聚合生成焦油和焦等。這些連串副反應(yīng)的發(fā)生不僅使反應(yīng)的選擇性下降，而且極易使催化劑表面結(jié)焦進(jìn)而活性下降。2、影響本反應(yīng)的因素（1）溫度的影響乙苯脫氫反應(yīng)為吸熱反應(yīng)，Ho0，從平衡常數(shù)與溫度的關(guān)系

42、式可知，提高溫度可增大平衡常數(shù)，從而提高脫氫反應(yīng)的平衡轉(zhuǎn)化率。但是溫度過(guò)高副反應(yīng)增加，使苯乙烯選擇性下降，能耗增大，設(shè)備材質(zhì)要求增加，故應(yīng)控制適宜的反應(yīng)溫度。本實(shí)驗(yàn)的反應(yīng)溫度為：540600。（2）壓力的影響乙苯脫氫為體積增加的反應(yīng)，從平衡常數(shù)與壓力的關(guān)系式KpKn=可知，當(dāng)0時(shí)，降低總壓p總可使Kn增大，從而增加了反應(yīng)的平衡轉(zhuǎn)化率，故降低壓力有利于平衡向脫氫方向移動(dòng)。本實(shí)驗(yàn)加水蒸氣的目的是降低乙苯的分壓，以提高乙苯的平衡轉(zhuǎn)化率。較適宜的水蒸氣用量為：水乙苯1.51(體積比)或81(摩爾比)。（3）空速的影響乙苯脫氫反應(yīng)系統(tǒng)中有平行副反應(yīng)和連串副反應(yīng)，隨著接觸時(shí)間的增加，副反應(yīng)也增加，苯乙烯的

43、選擇性可能下降，故需采用較高的空速，以提高選擇性。適宜的空速與催化劑的活性及反應(yīng)溫度有關(guān)，本實(shí)驗(yàn)乙苯的液空速以0.6h-1為宜。3、催化劑本實(shí)驗(yàn)采用氧化鐵系催化劑，其組成為： Fe2O3-CuO-K2O3-CeO2。三、試劑與儀器乙苯。乙苯脫氫制苯乙烯實(shí)驗(yàn)裝置（2套）。圖1 乙苯脫氫制苯乙烯實(shí)驗(yàn)流程圖TCI控溫?zé)犭娕?；TI-測(cè)溫?zé)犭娕迹籔I-壓力計(jì)1氣體鋼瓶；2減壓閥；3穩(wěn)壓閥；4轉(zhuǎn)子流量計(jì)；5取樣器；6干燥器；7預(yù)熱爐；8預(yù)熱器；9反應(yīng)爐；10反應(yīng)器；11冷凝器；12尾液收集器；13濕式流量計(jì)；14進(jìn)料管；15液體泵技術(shù)指標(biāo)：1）液體流量：0.44ml/min。2）操作壓力： 00.16MP

44、a。3）催化劑填裝量： 2050ml。4）最高使用溫度預(yù)熱器： 0300；反應(yīng)器 600四、實(shí)驗(yàn)步驟反應(yīng)條件控制：汽化溫度300，脫氫反應(yīng)溫度540和600，水：乙苯=2：1（體積體積比），相當(dāng)于乙苯加料0.5毫升/分鐘，蒸餾水1.0毫升/分鐘。操作步驟：1) 了解并熟悉實(shí)驗(yàn)裝置及流程，搞清物料走向及加料、出料方法。2) 系統(tǒng)通氮?dú)?0l/h，打開(kāi)氣化室加熱開(kāi)關(guān)，并打開(kāi)冷卻水開(kāi)關(guān)。3) 打開(kāi)反應(yīng)器加熱開(kāi)關(guān)。4) 將氣化室和反應(yīng)器溫度控制設(shè)定在200，待反應(yīng)器溫度達(dá)到200后，5) 開(kāi)始啟動(dòng)注水加料泵，同時(shí)調(diào)整流量（控制在1ml/min以內(nèi)）。6) 將氣化室溫度設(shè)定為300，反應(yīng)器溫度設(shè)定為50

45、0持續(xù)升溫。并改變氮?dú)饬髁繛?0l/h。7) 溫度升至500時(shí)，停止通入氮?dú)?，啟?dòng)乙苯加料泵，流量控制在0.5ml/min。8) 記錄乙苯加料管內(nèi)起始體積，并將積液灌放空。9) 反應(yīng)開(kāi)始每隔10分鐘取一次數(shù)據(jù)10) 反應(yīng)50分鐘后停止進(jìn)料改通氮?dú)饬髁繛?0l/h11）記錄原料加入體積。12）將粗產(chǎn)品取出后靜置分層13）稱出油狀液體質(zhì)量14）取少量樣品進(jìn)行氣相色譜分析。15）改變反應(yīng)器溫度為600后再加入乙苯，重復(fù)813，測(cè)得有關(guān)數(shù)據(jù)。16）反應(yīng)結(jié)束后，維持溫度為500持續(xù)通入水蒸氣，進(jìn)行催化劑的清焦再生，半小時(shí)后停止加水，通入氮?dú)獠⑹狗磻?yīng)器降溫，至300以下時(shí)，可切斷電源和冷卻水，停通氮?dú)?。?/p>

46、、數(shù)據(jù)記錄與處理根據(jù)實(shí)驗(yàn)內(nèi)容自行設(shè)計(jì)記錄表格，記錄實(shí)驗(yàn)數(shù)據(jù)：1、 原始記錄 室溫： 大氣壓：時(shí)間min預(yù)熱溫度反應(yīng)溫度水進(jìn)料量(ml/h)乙苯進(jìn)料量(ml/h)油層（g）水層（g）注2、分析結(jié)果反應(yīng)溫度乙苯進(jìn)料量(ml/h)精產(chǎn)品注苯甲苯乙苯苯乙烯含量質(zhì)量g含量質(zhì)量g含量質(zhì)量g含量質(zhì)量g3、按下式處理數(shù)據(jù)苯乙烯收率轉(zhuǎn)化率x選擇性實(shí)驗(yàn)七 二氧化碳臨界狀態(tài)觀測(cè)及p-v-t關(guān)系測(cè)定一、實(shí)驗(yàn)?zāi)康?、了解CO2臨界狀態(tài)的觀測(cè)方法，增加對(duì)臨界狀態(tài)概念的感性認(rèn)識(shí)。2、加深對(duì)課堂所講工質(zhì)的熱力狀態(tài)、凝結(jié)、汽化、飽和狀態(tài)等基本概念的理解。3、掌握CO2的p-v-t關(guān)系的測(cè)定方法，學(xué)會(huì)用實(shí)驗(yàn)測(cè)定實(shí)際氣體狀態(tài)變化規(guī)

47、律的方法和技巧。4、學(xué)會(huì)活塞式壓力計(jì)、恒溫器等部分熱工儀器的正確使用方法。二、實(shí)驗(yàn)內(nèi)容1、測(cè)定CO2的p-v-t關(guān)系。在p-v坐標(biāo)圖中繪出低于臨界溫度(t=20)、臨界溫度(t=31.1)和高于臨界溫度(t=40)的三條等溫曲線，并與標(biāo)準(zhǔn)實(shí)驗(yàn)曲線及理論計(jì)算值相比較，并分析差異原因。2、測(cè)定CO2在低于臨界溫度時(shí)，飽和溫度與飽和壓力之間的對(duì)應(yīng)關(guān)系。3、觀測(cè)臨界狀態(tài)(1) 臨界狀態(tài)時(shí)近汽液兩相模糊的現(xiàn)象。(2) 汽液整體相變現(xiàn)象。(3) 測(cè)定的CO2的tc,pc,vc等臨界參數(shù)，并將實(shí)驗(yàn)所得的vc值與理想氣體狀態(tài)方程和范德華方程的理論值相比較，簡(jiǎn)述其差異原因。三、實(shí)驗(yàn)裝置實(shí)驗(yàn)裝置由壓力臺(tái)、恒溫器、

48、試驗(yàn)本體、及其防護(hù)罩三大部分組成。圖1 試驗(yàn)臺(tái)圖2 試驗(yàn)臺(tái)本體四、實(shí)驗(yàn)原理對(duì)簡(jiǎn)單可壓縮熱力系統(tǒng)，當(dāng)工質(zhì)處于平衡狀態(tài)時(shí)，其狀態(tài)參效p、v、t之間有：F(p,v,t)=0 或 t=f(p,v)（1）。本試驗(yàn)就是根據(jù)式（1），采用定溫方法來(lái)測(cè)定CO2p-v之間的關(guān)系，從而找出CO2的p-v-t的關(guān)系。 實(shí)驗(yàn)中由壓力臺(tái)送來(lái)的壓力油進(jìn)入高壓容器和玻璃杯上半部，迫使水銀進(jìn)入預(yù)先裝了CO2氣體的承壓玻璃管。CO2被壓縮，其壓力和容積通過(guò)壓力臺(tái)上的活塞桿的進(jìn)、退來(lái)調(diào)節(jié)，溫度由恒溫器供拾的水套里的水溫來(lái)調(diào)節(jié)實(shí)驗(yàn)工質(zhì)二氧化碳的壓力，由裝在壓力臺(tái)上的壓力表讀出，溫度由插在恒溫水套中的溫度計(jì)讀出，比容首先由承壓玻璃管

49、內(nèi)二氧化碳柱的高度來(lái)度量，而后再根據(jù)承壓玻璃管內(nèi)徑均勻、面積不變等條件換算得出。 五、實(shí)驗(yàn)步驟1、裝好實(shí)驗(yàn)設(shè)備，開(kāi)啟試驗(yàn)臺(tái)本體上的日光燈2、使用恒溫器調(diào)定溫度，對(duì)本體維持一定溫度。一般先做低溫條件下的實(shí)驗(yàn)，然后再做較高恒溫條件下的實(shí)驗(yàn)。3、應(yīng)用活塞式壓力計(jì)對(duì)玻璃容器中的二氧化碳進(jìn)行加壓。加壓時(shí)要緩慢轉(zhuǎn)動(dòng)手輪，使活塞桿緩慢推進(jìn)壓力油進(jìn)入本體。玻璃容器中的二氧化碳受壓縮后體積逐漸減小，在此過(guò)程中隨時(shí)記錄各個(gè)不同壓力下的二氧化碳體積數(shù)據(jù)，并注意觀察純物質(zhì)的相變過(guò)程。在飽和點(diǎn)附近適當(dāng)多記錄一些數(shù)據(jù)。4、測(cè)定t=20的低于臨界溫度的等溫線5、測(cè)定臨界溫度t30.10的等溫線和臨界參數(shù)，觀察臨界現(xiàn)象6、測(cè)

50、定t=40的高于臨界溫度的等溫線 7、結(jié)束實(shí)驗(yàn)后，緩慢卸壓，關(guān)閉循環(huán)水，拔下日光燈電源，整理好實(shí)驗(yàn)臺(tái)。六、數(shù)據(jù)處理1、計(jì)算儀器常數(shù)由于充進(jìn)承壓玻璃管內(nèi)的CO2質(zhì)量不便測(cè)量，而玻璃管內(nèi)徑或界面（A）又不易測(cè)準(zhǔn)，因而實(shí)驗(yàn)中采用間接辦法來(lái)確定CO2的比容，認(rèn)為CO2的比容與其高度是一種線性關(guān)系。具體如下：1）已知CO2液體在20，9.8MPa時(shí)的比容（20，9.8MPa ）=0.00117m3/kg2）如前操作實(shí)地測(cè)出本試驗(yàn)臺(tái)CO2在20，9.8MPa時(shí)的CO2液柱高度h*(m)，（注意玻璃水套上刻度的標(biāo)記方法）3）由1)可知(20°c,9.8MPa)= =0.00117m3/kg那么任意溫度，壓力下CO2的比容為式中 2、將測(cè)得的數(shù)據(jù)整理成表，并在p-v圖上作出等溫線3、應(yīng)用RK方程進(jìn)行體積數(shù)據(jù)推算，并與相應(yīng)的實(shí)驗(yàn)值比較4、對(duì)所測(cè)數(shù)據(jù)進(jìn)行誤差分析圖3 試驗(yàn)曲線關(guān)系七、注意事項(xiàng)1、做各條定溫線，實(shí)驗(yàn)壓力p9.8Mpa，實(shí)驗(yàn)溫度t502、一般取h時(shí)壓力間隔可取0.