化工專業(yè)實驗1111

1、聊城大學化工專業(yè)實驗講義1、常溫下，有辛辣味無色油狀、常溫下，有辛辣味無色油狀液體液體2、熔點熔點242.5K，沸點沸點418.2K(145)3、難溶于水，能溶于甲醇、乙醇及乙醚等有機溶劑中、難溶于水，能溶于甲醇、乙醇及乙醚等有機溶劑中4、毒性毒性中等，空氣中最大允許濃度中等，空氣中最大允許濃度100mg/kg 自聚自聚聚苯乙烯樹脂聚苯乙烯樹脂(PS)+ 丙烯腈丙烯腈AN丙苯樹脂丙苯樹脂(AS樹脂樹脂)共聚共聚+丁二烯丁二烯丁苯橡膠丁苯橡膠共聚共聚+丁二烯丁二烯 +ANABS塑料塑料共聚共聚Styrene 高溫、低壓有助于脫氫反應的進行高溫、低壓有助于脫氫反應的進行乙苯脫氫是可逆強吸熱反應乙苯

2、脫氫是可逆強吸熱反應，平衡常數(shù)隨溫度的升高而增大，而平衡，平衡常數(shù)隨溫度的升高而增大，而平衡產率則隨壓力的降低而升高。產率則隨壓力的降低而升高。減壓：高溫下進行負壓操作不安全，加入惰性氣體（稀釋劑，一般用減壓：高溫下進行負壓操作不安全，加入惰性氣體（稀釋劑，一般用水蒸氣）實現(xiàn)降低原料氣分壓的目的。水蒸氣）實現(xiàn)降低原料氣分壓的目的。主反應主反應18 .117molkJHC2H5+ C2H4C2H5+ 2H2CH3+ CH4C2H5+ 2H2+ C2H6C2H58C + 5H2C2H5+ 16H2O8CO2 + 21H2副反應副反應乙苯脫氫反應產乙苯脫氫反應產物稱為脫氫液，物稱為脫氫液，也稱爐油，

3、其組也稱爐油，其組成為：成為：苯、甲苯、苯、甲苯、乙苯、苯乙烯乙苯、苯乙烯。乙苯脫氫主副反應平衡常數(shù)比較乙苯脫氫主副反應平衡常數(shù)比較 在在700 下，加氫裂解的下，加氫裂解的平衡常數(shù)平衡常數(shù)Kp仍很大，故裂仍很大，故裂解和加氫裂解反應比脫氫解和加氫裂解反應比脫氫反應有利，反應有利，需高活性、高需高活性、高選擇性催化劑選擇性催化劑。氧化鐵系催化劑：氧化鐵系催化劑：Fe2O3-K2O-Cr2O3乙苯脫氫反應乙苯脫氫反應高溫、有氫和大量水蒸氣存在高溫、有氫和大量水蒸氣存在對催化劑的要求：對催化劑的要求： 具有良好的熱穩(wěn)定性和化學穩(wěn)定性具有良好的熱穩(wěn)定性和化學穩(wěn)定性 此外催化劑還能抗結焦和易于再生此外

4、催化劑還能抗結焦和易于再生在有氫和水蒸氣存在下，氧化鐵體系在有氫和水蒸氣存在下，氧化鐵體系Fe價態(tài)復雜，其中價態(tài)復雜，其中Fe3O4可能起催化作用，可能起催化作用，H2可使高價鐵還原為低價鐵，而水蒸氣可使高價鐵還原為低價鐵，而水蒸氣的存在有助于阻止低價鐵的出現(xiàn)。的存在有助于阻止低價鐵的出現(xiàn)。助催化劑：助催化劑：Cr2O3 提高熱穩(wěn)定性，穩(wěn)定鐵的價態(tài)提高熱穩(wěn)定性，穩(wěn)定鐵的價態(tài)K2O改變催化劑表面酸度，減少裂解反應的發(fā)改變催化劑表面酸度，減少裂解反應的發(fā)生，并能提高催化劑的抗結焦性能和消炭作用，生，并能提高催化劑的抗結焦性能和消炭作用，以及促進催化劑的再生能力，延長再生周期。以及促進催化劑的再生能

5、力，延長再生周期。水蒸氣的作用：水蒸氣的作用： 稀釋劑稀釋劑 穩(wěn)定催化劑的價態(tài)穩(wěn)定催化劑的價態(tài) 抗結焦生炭抗結焦生炭2222H OH O3423HHFeOFe OFe O活性組分活性組分溫度的影響溫度的影響主反應：主反應：吸熱反應吸熱反應 ，T ， KP 副反應：裂解、副反應：裂解、 結焦，結焦，T ，有利于副反應，反應選擇性變差，有利于副反應，反應選擇性變差本實驗溫度本實驗溫度 ：560620壓力的影響壓力的影響為降低乙苯分壓，采用添加稀釋劑為降低乙苯分壓，采用添加稀釋劑(如水蒸氣如水蒸氣)乙苯液空速的影響乙苯液空速的影響 v 液空速小，在催化劑床層停留時間長，液空速小，在催化劑床層停留時間

6、長，X，S ; 催化劑表面結焦增加，催化劑表面結焦增加，催化劑再生周期短；催化劑再生周期短；v 液空速大，液空速大， X ， S，未反應原料回收量大，水蒸氣消耗量大。，未反應原料回收量大，水蒸氣消耗量大。適宜的液空速適宜的液空速0.6 h-1 水蒸氣用量的影響水蒸氣用量的影響 V(水蒸氣水蒸氣)/V(乙苯乙苯)=2:1 v了解以乙苯為原料在鐵系催化劑上進行固定床制備苯乙烯的了解以乙苯為原料在鐵系催化劑上進行固定床制備苯乙烯的過程過程。培養(yǎng)培養(yǎng)大家大家的實驗操作技能。的實驗操作技能。v掌握掌握乙苯脫氫操作條件對產物收率的乙苯脫氫操作條件對產物收率的影響。影響。v掌握色譜分析方法掌握色譜分析方法。

7、乙苯沸點：乙苯沸點：136.2 苯乙烯沸點苯乙烯沸點：145實驗裝置實驗裝置1圖圖 2 不銹鋼管反應管不銹鋼管反應管1-三腳架三腳架 ；2-絲網絲網 ；3-玻璃纖維玻璃纖維 ；4-催化劑；催化劑；5-測量套管；測量套管； 6-螺帽螺帽 ；7-熱電偶熱電偶實驗步驟和操作要點實驗步驟和操作要點I.熟悉實驗裝置及流程，熟悉實驗裝置及流程，弄弄清物料走向及加料、出料方法，打開冷凝清物料走向及加料、出料方法，打開冷凝水。水。II.將預熱將預熱室室溫度控制設定在溫度控制設定在200，反應管反應管上段、中段、下段溫度控上段、中段、下段溫度控制設定為制設定為560。III. 待待反應管反應管溫度達到溫度達到3

8、00后，打開泵后，打開泵1進物料水，進物料水，“放空放空”狀態(tài)下狀態(tài)下排排盡盡氣泡氣泡后后，調節(jié)旋鈕至調節(jié)旋鈕至“預熱預熱”，再將流量調至再將流量調至2ml/min，使水經，使水經預熱室進入反應管預熱室進入反應管。IV. 當反應當反應管管溫度到達溫度到達400后，打開泵后，打開泵2進物料乙苯，進物料乙苯，同樣同樣“放空放空”狀狀態(tài)下態(tài)下排排盡盡氣泡氣泡后后，調節(jié)旋鈕至調節(jié)旋鈕至“預熱預熱”，再將流量調至再將流量調至1ml/min，使乙苯進入反應管使乙苯進入反應管。V.當反應當反應管管溫度溫度達到達到560并保持并保持1h后，認為在該條件下的反應已達到后，認為在該條件下的反應已達到穩(wěn)定狀態(tài)，此時

9、要記錄氣體穩(wěn)定狀態(tài)，此時要記錄氣體濕式流量計刻度，并將濕式流量計刻度，并將冷凝管中的積液冷凝管中的積液全部移出全部移出。20min后再次記錄氣體后再次記錄氣體濕式流量計刻度濕式流量計刻度，并用，并用分液漏斗分液漏斗收集冷凝管中的產品收集冷凝管中的產品，粗產品取出后靜置分層。稱出油狀液體質量。，粗產品取出后靜置分層。稱出油狀液體質量。取少量樣品進行氣相色譜分析取少量樣品進行氣相色譜分析樣品組成樣品組成。VI. 逐次升高反應管逐次升高反應管溫度為溫度為590（620），重復），重復步驟步驟V，記錄相關記錄相關數(shù)數(shù)據(jù)。據(jù)。VII. 反應結束后，關閉泵反應結束后，關閉泵2，停止進乙苯原料，停止進乙苯原

10、料。VIII.維持通入水蒸氣，進行催化劑的清焦再生，維持通入水蒸氣，進行催化劑的清焦再生，待反應管待反應管溫度降至溫度降至300以下時，以下時，關閉泵關閉泵1停止加水，可切斷電源和冷卻水。停止加水，可切斷電源和冷卻水。注意事項：注意事項： 使用泵進料時，須先在使用泵進料時，須先在 “放空放空”狀態(tài)下狀態(tài)下排排盡盡氣泡氣泡后后，方可調節(jié)方可調節(jié)旋鈕至旋鈕至“預熱預熱”開始進料。開始進料。 水進樣流量為水進樣流量為2ml/min，乙苯進樣流量為，乙苯進樣流量為1ml/min，實驗過程中須，實驗過程中須經常調節(jié)。經常調節(jié)。 每個反應溫度均需保持每個反應溫度均需保持1h后，才能認為在該條件下的反應已達

11、到后，才能認為在該條件下的反應已達到穩(wěn)定平衡狀態(tài)，以穩(wěn)定平衡狀態(tài)，以20min內該條件下的乙苯催化脫氫反應，進行內該條件下的乙苯催化脫氫反應，進行物料衡算及相關數(shù)據(jù)分析。物料衡算及相關數(shù)據(jù)分析。 反應結束后，保反應結束后，保持水蒸氣持水蒸氣的繼續(xù)的繼續(xù)通入，進行催化劑的清焦再生，通入，進行催化劑的清焦再生，待反應管待反應管溫度降至溫度降至300以下時以下時，方可停止泵，方可停止泵1(水蒸氣水蒸氣)。 色譜分析樣品采用色譜分析樣品采用校正面積歸一法校正面積歸一法。 數(shù)據(jù)記錄數(shù)據(jù)記錄每個反應溫度：氣體濕式流量計讀數(shù)每個反應溫度：氣體濕式流量計讀數(shù)(前后共兩次前后共兩次) 20min內所得產品質量及

12、組成。內所得產品質量及組成。脫氫溫脫氫溫度度/ /氣體濕式流量氣體濕式流量計讀數(shù)計讀數(shù)/L乙苯乙苯質量質量/g產品產品質量質量/g產品組分產品組分Area%W%各組分各組分質量質量/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 各物質的相對校正因子各物質的相對校正因子相對質量校正因子相對質量校正因子f苯苯=1.000f甲苯甲苯=0.8539f乙苯乙苯=1.006f苯乙烯苯乙烯=1.032iiiiiA fxA fmol100%mol生成苯乙烯量苯乙烯選擇性反應的乙苯量100%原料中乙苯量產物中乙苯量乙苯轉化率原料中乙苯量=苯乙烯的收率 轉化率 選擇性001v l

13、n+ v1yy v鞏固所學的有關動力學方面的知識鞏固所學的有關動力學方面的知識v學會動力學數(shù)據(jù)的處理方法，根據(jù)動力學方程求出相應的參數(shù)值學會動力學數(shù)據(jù)的處理方法，根據(jù)動力學方程求出相應的參數(shù)值v掌握獲得的反應動力學數(shù)據(jù)的方法和手段掌握獲得的反應動力學數(shù)據(jù)的方法和手段v熟悉內循環(huán)式無梯度反應器的特點以及其它有關設備的使用熟悉內循環(huán)式無梯度反應器的特點以及其它有關設備的使用方法方法實驗裝置與試劑實驗裝置與試劑內 循 環(huán) 無 梯 度 反 應 色 譜 實 驗 裝 置 流 程 示 意 圖91 6781 0T I C - 控 溫 ; TI- 測 溫 ； P I - 壓 力 計 ; V - 截 止 閥 ；

14、K - 調 節(jié) 閥 ； J - 三 通 閥 ；1 - 氣 體 鋼 瓶 ； 2 穩(wěn) 壓 閥 ； 3 - 干 燥 器 ； 4 - 過 濾 器 ； 5 - 質 量 流 量 計 ； 6 - 緩 沖 器 ；7 預 熱 器 ； 8 - 預 熱 爐 ； 9 - 反 應 器 ； 1 0 - 反 應 爐 ； 1 1 - 馬 達 ;1 2 - 六 通 閥 ; 1 3 - 冷 阱 ； 1 4 - 保 溫 瓶 ; 1 5 - 濕 式 流 量 計 ； 1 6 - 加 料 泵1 1VK31 31 4色 譜 系 統(tǒng)閥箱1 2VV實驗裝置v 本實驗裝置由三部分構成。 v 第一部分是由微量進料泵、預熱室組成的系統(tǒng)。 v 第二部

15、分是反應系統(tǒng)。它是由一臺內循環(huán)式無梯度反應器，溫度控制器和顯示儀表組成。 v 第三部分是取樣和分析系統(tǒng)。包括取樣六通閥，產品收集器和在線氣相色譜。實驗試劑v 無水乙醇v 催化劑：HZSM-5分子篩實驗工藝流程和步驟實驗工藝流程和步驟原料乙醇原料乙醇柱塞計量泵柱塞計量泵預熱器預熱器固定床反應器固定床反應器氣相色譜儀氣相色譜儀圖圖2 乙醇脫水工藝流程乙醇脫水工藝流程Fig.2 Flow chart of dehydration of ethanol1.打開打開H2鋼瓶，調整色譜儀的柱前壓力至鋼瓶，調整色譜儀的柱前壓力至0.12MPa（減壓閥（減壓閥0.3MPa）。確認色譜檢測器有載氣通過后啟動色譜

16、儀。設定柱）。確認色譜檢測器有載氣通過后啟動色譜儀。設定柱箱溫度為箱溫度為100，氣化室溫度為，氣化室溫度為120，檢測室溫度為，檢測室溫度為120，待，待溫度穩(wěn)定后，打開熱導池微電流放大器的開關，并調整橋電流溫度穩(wěn)定后，打開熱導池微電流放大器的開關，并調整橋電流至至100mA。2.在色譜儀升溫同時，打開各溫度控制器的電源開關；設置預熱在色譜儀升溫同時，打開各溫度控制器的電源開關；設置預熱器控溫為器控溫為150、保溫帶、保溫帶120、閥恒溫箱、閥恒溫箱120、反應器控溫為、反應器控溫為預定溫度，以上溫控可通過電腦工作界面進行，亦可通過調節(jié)相預定溫度，以上溫控可通過電腦工作界面進行，亦可通過調節(jié)

17、相應溫控表進行。應溫控表進行。開車開車 3.打開反應器夾套冷卻水閥門，打開攪拌器電源開關，設置轉速打開反應器夾套冷卻水閥門，打開攪拌器電源開關，設置轉速2000-2800rpm。打開閥恒溫箱加熱器開關，使之升溫到。打開閥恒溫箱加熱器開關，使之升溫到120。管路也保溫在管路也保溫在120。 4.待溫度穩(wěn)定后，打開微量進料泵，以預定流量向汽化器內通待溫度穩(wěn)定后，打開微量進料泵，以預定流量向汽化器內通入原料乙醇。入原料乙醇。 5穩(wěn)定穩(wěn)定20min后，用閥箱內的旋轉六通閥取樣分析反應產物的后，用閥箱內的旋轉六通閥取樣分析反應產物的組成，并記錄色譜數(shù)據(jù)；記錄尾氣流量。組成，并記錄色譜數(shù)據(jù)；記錄尾氣流量。

18、 6在在280310之間選擇三到四個溫度，在各溫度下改變三次之間選擇三到四個溫度，在各溫度下改變三次乙醇的進料速度乙醇的進料速度(0.20.6ml/min)，測定出在不同條件下的數(shù)據(jù)。，測定出在不同條件下的數(shù)據(jù)。1. 關閉加料泵，停止進料；關閉加料泵，停止進料；2. 關閉溫度控制器電源和預熱器電源；關閉溫度控制器電源和預熱器電源； 3.將調速旋鈕調至零，關閉電源，停止攪拌，將調速旋鈕調至零，關閉電源，停止攪拌，待反應器溫度待反應器溫度降至降至200以下，以下，停止通冷卻水；停止通冷卻水；4.關閉總電源；關閉總電源；5. 整理設備，倒掉收集瓶內的反應物。整理設備，倒掉收集瓶內的反應物。停車停車原

19、始數(shù)據(jù)記錄原始數(shù)據(jù)記錄表表1 各物質的相對校正因子各物質的相對校正因子相對質量校正因子相對質量校正因子f乙烯乙烯=2.08f水水=3.03f乙醇乙醇=1.39f乙醚乙醚=0.91iiiiiA fxA f乙醇的轉化率乙醇的轉化率=反應掉的乙醇摩爾數(shù)反應掉的乙醇摩爾數(shù)/原料中乙醇的摩爾數(shù)原料中乙醇的摩爾數(shù) = (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)乙醇的收率乙醇的收率=生成乙烯的摩爾數(shù)生成乙烯的摩爾數(shù)/原料中乙醇的摩爾數(shù)原料中乙醇的摩爾數(shù) = X乙烯乙烯/(X乙烯乙烯+2X乙醚乙醚+X乙醇乙醇)乙醇的進料速度乙醇的進料速度=乙醇液的體積流量乙醇液的體積流量0.78

20、93（乙醇的密度）（乙醇的密度）/46.07（乙醇的分子量）（乙醇的分子量） 乙烯的生成速度乙烯的生成速度=（乙醇進料速度（乙醇進料速度乙烯的收率）乙烯的收率）/催化劑用量催化劑用量（g）（mol/g.h） 反應器內乙醇的濃度：反應器內乙醇的濃度： CA=PA/RT (mol/l)式中式中PA為乙醇的分壓；反應的總壓為為乙醇的分壓；反應的總壓為0.1Mpa。所以可將反應器內的混合氣視為理想氣體。所以可將反應器內的混合氣視為理想氣體。生成乙烯的反應步驟的速率常數(shù)生成乙烯的反應步驟的速率常數(shù)K可以通過下式求出，可以通過下式求出， K =r/ CA計算同溫度下不同流量下的計算同溫度下不同流量下的K的

21、平均值，并以的平均值，并以K平均平均取對數(shù)取對數(shù)lnK ，將，將lnK對對1/T作圖，即可作圖，即可求出求出K0和該直線的斜率，由阿累尼烏斯方程和該直線的斜率，由阿累尼烏斯方程K=K0exp(-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。數(shù)據(jù)分析記錄數(shù)據(jù)分析記錄1、無梯度反應器測定測定化學反應動力學的優(yōu)缺點？、無梯度反應器測定測定化學反應動力學的優(yōu)缺點？2、分別畫出乙醇進料溫度、分別畫出乙醇進料溫度(速度速度) 與乙醇的收率曲線，并與乙醇的收率曲線，并對這兩類曲線所反應的規(guī)律進行解釋？對這兩類曲線所反應的規(guī)律進行解釋？反應精餾反應精餾（Reactive Distil

22、lation）屬于精餾技術中的一個）屬于精餾技術中的一個特殊領域，是化學反應和精餾分離方法耦合的化工過程。特殊領域，是化學反應和精餾分離方法耦合的化工過程。精餾促進反應精餾促進反應 可逆平衡反應可逆平衡反應反應促進精餾反應促進精餾 異構體混合物分離異構體混合物分離利用精餾過程把產物和原料分離，破壞了化學反應的平衡關系，利用精餾過程把產物和原料分離，破壞了化學反應的平衡關系，使反應總是向生成物方向進行，加大了反應的轉化率和反應速度；將使反應總是向生成物方向進行，加大了反應的轉化率和反應速度；將目的產物從反應區(qū)及時移出，還可以減少副反應，提高了過程的收率。目的產物從反應區(qū)及時移出，還可以減少副反應

23、，提高了過程的收率。在待分離的混合物溶液中加入反應夾帶劑，使其有選擇地與溶液在待分離的混合物溶液中加入反應夾帶劑，使其有選擇地與溶液中的某一組分發(fā)生快速可逆反應，以加大組分間的揮發(fā)度差異，從而中的某一組分發(fā)生快速可逆反應，以加大組分間的揮發(fā)度差異，從而能容易地用精餾方法將混合物分離。能容易地用精餾方法將混合物分離。醇酸酯化反應醇酸酯化反應催化反應精餾催化反應精餾催化劑：濃催化劑：濃H2SO4催化作用不受塔內溫度限制，全塔內都能進行催化反應催化作用不受塔內溫度限制，全塔內都能進行催化反應純組分在常壓下的沸點：純組分在常壓下的沸點：乙醇：乙醇：78.4 乙酸：乙酸：117-118 乙酸乙酯：乙酸乙

24、酯：75-77.5由于乙酸的沸點較高，不能進入到塔體，故由于乙酸的沸點較高，不能進入到塔體，故塔體內共有塔體內共有 3 組分組分，即，即水、乙醇、乙酸乙酯。水、乙醇、乙酸乙酯。在塔上部某處加帶有催化劑的乙酸，塔下部某處加乙醇。釜沸騰狀在塔上部某處加帶有催化劑的乙酸，塔下部某處加乙醇。釜沸騰狀態(tài)下乙酸從上段向下段移動，與向上段移動的乙醇接觸，在不同填料高態(tài)下乙酸從上段向下段移動，與向上段移動的乙醇接觸，在不同填料高度上均發(fā)生反應，生成酯和水，度上均發(fā)生反應，生成酯和水，塔體內有塔體內有 4 組分組分。由于乙酸在氣相中有。由于乙酸在氣相中有締合作用，除乙酸外，其它三個組分形成三元或二元共沸物。水締

25、合作用，除乙酸外，其它三個組分形成三元或二元共沸物。水-酯、水酯、水-醇共沸物沸點較低，醇和酯能不斷地從塔頂排出。若控制反應原料比例，醇共沸物沸點較低，醇和酯能不斷地從塔頂排出。若控制反應原料比例，可使某組分全部轉化。可使某組分全部轉化。塔釜進料塔釜進料間歇和連續(xù)式操作間歇和連續(xù)式操作塔塔中中進料進料連續(xù)式操作連續(xù)式操作圖圖1 反應精餾反應精餾塔塔1. 反應精餾裝置反應精餾裝置 （回流比分配器）（回流比分配器）2. 氣相色譜儀氣相色譜儀 電子天平電子天平（分析取樣組成）分析取樣組成）3. 試劑：試劑：乙醇、乙酸、濃硫酸乙醇、乙酸、濃硫酸1-塔頂冷凝器；塔頂冷凝器；2-塔身；塔身；3-塔釜；塔釜

26、；4、5-進料泵進料泵I.將乙醇、乙酸各將乙醇、乙酸各200g，濃硫酸，濃硫酸2g滴加入塔釜內，開啟釜熱系統(tǒng)。滴加入塔釜內，開啟釜熱系統(tǒng)。溶溶液沸騰時，液沸騰時，開啟塔身保溫電源。待塔開啟塔身保溫電源。待塔頂頂有蒸氣上升時，開啟冷凝水。有蒸氣上升時，開啟冷凝水。II.當塔頂擺錘上有液體出現(xiàn)時，進行全回流操作。當塔頂擺錘上有液體出現(xiàn)時，進行全回流操作。15分鐘后，設定回分鐘后，設定回流比為流比為4：1，開啟回流比控制電源。，開啟回流比控制電源。III. 15分鐘后，用注射器在分鐘后，用注射器在塔頂、塔中和塔釜同步塔頂、塔中和塔釜同步取樣。取樣。IV. 分別將分別將0.8L樣品注入色譜分析儀，記錄

27、結果。樣品注入色譜分析儀，記錄結果。V.重復重復3、4步操作步操作，即，即45分鐘時再從塔頂和塔中取樣分析。分鐘時再從塔頂和塔中取樣分析。VI. 關閉塔釜及塔身加熱電源關閉塔釜及塔身加熱電源，對餾出液對餾出液、釜殘液進行稱重和色譜分析釜殘液進行稱重和色譜分析（當持液全部流至塔釜后才取釜殘液）（當持液全部流至塔釜后才取釜殘液），關閉總電源，關閉總電源和冷凝水和冷凝水。原料稱重原料稱重200g乙醇乙醇200g乙酸乙酸2g濃硫酸濃硫酸釜熱釜熱溶液沸騰溶液沸騰開啟塔身保溫開啟塔身保溫蒸汽上達塔頂蒸汽上達塔頂開冷凝水開冷凝水全回流全回流15min回流比回流比4:115min30min時時塔頂塔中塔頂塔中

28、取樣分析取樣分析15min45min時時塔頂塔中塔頂塔中取樣分析取樣分析取樣分析取樣分析塔頂餾出液塔頂餾出液塔釜殘液塔釜殘液冷卻至室溫冷卻至室溫關閉電源和關閉電源和冷凝水冷凝水1. 稱重。稱重。 原料原料 塔頂餾出液塔頂餾出液 塔釜殘液塔釜殘液3. 色譜分析。色譜分析。v取樣要同步取樣要同步v稱取釜殘液的質量時，必須等到持液全部流至塔釜后才取釜殘液。稱取釜殘液的質量時，必須等到持液全部流至塔釜后才取釜殘液。v校正面積歸一法校正面積歸一法2. 加熱。加熱。 釜熱電壓調節(jié)釜熱電壓調節(jié)(70V 10min80V 10min 90V 10min 100V 10min 110V 10min)表表1 各物

29、質的相對校正因子各物質的相對校正因子相對質量校正因子相對質量校正因子f水水=0.74f醇醇=1.00f酸酸=1.27f酯酯=1.15iiiiiA fxA f轉化率轉化率 乙酸加料量釜殘液乙酸量乙酸加料量釜殘液乙酸量/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過量由于乙醇過量，可根據(jù)下式計算反應轉化率，可根據(jù)下式計算反應轉化率和收率和收率：原料原料( (乙醇乙醇)=)=塔釜殘液中的乙醇塔釜殘液中的乙醇+ +塔頂餾出液中的乙醇塔頂餾出液中的乙醇+ +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)=)=塔釜殘液中的乙酸塔釜殘

30、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 簡述反應精餾中精餾的作用？簡述反應精餾中精餾的作用？Ans：乙醇與乙酸反應生成乙酸乙酯的反應受平衡影響，轉化率只能維護在：乙醇與乙酸反應生成乙酸乙酯的反應受平衡影響，轉化率只能維護在平衡轉化的水平；但是，因所生成的乙酸乙酯沸點較低，則精餾過程可使其平衡轉化的水平；但是，因所生成的乙酸乙酯沸點較低，則精餾過程可使其連續(xù)的從系統(tǒng)中排出，結果超過平衡轉化率，大大提高了效率。連續(xù)的從系統(tǒng)中排出，結果超過平衡轉化率，大大提高了效率。 反應精餾與一般精餾的區(qū)別？反應精餾與一般精餾的區(qū)別？Ans：一般精餾只有物理相變；反應精餾既有

31、物理相變的傳遞現(xiàn)象，又有化：一般精餾只有物理相變；反應精餾既有物理相變的傳遞現(xiàn)象，又有化學相變的傳遞現(xiàn)象。學相變的傳遞現(xiàn)象。 根據(jù)各組分沸點，推測間歇操作中塔釜和塔體各有幾種組分？根據(jù)各組分沸點，推測間歇操作中塔釜和塔體各有幾種組分？Ans：因為：因為塔釜進料時，塔釜進料時，由于乙酸的沸點較高，不能進入塔體由于乙酸的沸點較高，不能進入塔體，故，故 塔釜塔釜：水、乙醇、乙酸乙酯、乙酸四種組分，水、乙醇、乙酸乙酯、乙酸四種組分， 塔體塔體：水、乙醇、乙酸乙酯三種組分。水、乙醇、乙酸乙酯三種組分。 不同回流比對塔頂冷凝負荷及產物純度有何影響？不同回流比對塔頂冷凝負荷及產物純度有何影響？Ans：回流比

32、增大，塔頂冷凝負荷增大，產品純度增加：回流比增大，塔頂冷凝負荷增大，產品純度增加，但，但當回流比過大時，當回流比過大時，傳質推動力減小，理論塔板數(shù)增大，需要的投資增加。傳質推動力減小，理論塔板數(shù)增大，需要的投資增加。 塔釜溫度過高或過低會對實驗有何影響？塔釜溫度過高或過低會對實驗有何影響？Ans：溫度過高蒸發(fā)量大，易造成液泛；溫度過低蒸發(fā)量少，會很長時間：溫度過高蒸發(fā)量大，易造成液泛；溫度過低蒸發(fā)量少，會很長時間還沒有蒸汽上升到塔頭內時，沒有餾出物。還沒有蒸汽上升到塔頭內時，沒有餾出物。 保溫段加熱電流過大會對實驗有什么影響？保溫段加熱電流過大會對實驗有什么影響？Ans：過大會造成過熱，使加熱

33、膜受到損壞，另外，還會造成因塔壁過熱：過大會造成過熱，使加熱膜受到損壞，另外，還會造成因塔壁過熱而變成加熱器，回流液體不能與上升蒸汽進行氣液相平衡的物質傳遞，反而變成加熱器，回流液體不能與上升蒸汽進行氣液相平衡的物質傳遞，反而會降低塔的效率。而會降低塔的效率。 在同一時刻，乙酸乙酯的含量隨塔身有何變化？在同一時刻，乙酸乙酯的含量隨塔身有何變化？Ans：乙酸乙酯的含量從塔釜至塔頂逐漸增大。：乙酸乙酯的含量從塔釜至塔頂逐漸增大。 在塔身的同一位置，乙酸乙酯的含量隨時間的延長有何變化？在塔身的同一位置，乙酸乙酯的含量隨時間的延長有何變化？Ans：若反應時間較短，尚未達到平衡轉化率，則乙酸乙酯的含量逐

34、漸增：若反應時間較短，尚未達到平衡轉化率，則乙酸乙酯的含量逐漸增加；但隨著時間的延長，塔釜內乙醇與乙酸的含量逐漸減少，所以乙酸乙加；但隨著時間的延長，塔釜內乙醇與乙酸的含量逐漸減少，所以乙酸乙酯的含量也隨之降低。酯的含量也隨之降低。222CO+H OCO +H +41.19 kJ/mol 催化劑222CO+H OCO +H +41.19 kJ/mol 催化劑CO2H2CO2H2COH2OCOH2OpppyyKppyy3722183lg0.096311lg0.632 101.08 102.298pKTTTT本實驗就是通過選定某種催化劑，例本實驗就是通過選定某種催化劑，例如如B205型，改變原料氣與水蒸汽的比例型，改變原料氣與水蒸汽的比例（汽氣比汽氣比）、改變）、改變反應溫度反應溫度測定反應后測定反應后氣體組成（一氧化碳的濃度），了解和氣體組成（一氧化碳的濃度），了解和驗證汽氣比以及反應溫度對變換反應的驗證汽氣比以及反應溫度對變換反應的影響。影響。1) 檢查系統(tǒng)是否處于正常狀態(tài)（中變尾氣閥門關閉、低變尾氣閥門打開；N2、CO穩(wěn)壓閥門打開，H2、CO2穩(wěn)壓閥門關閉）；2) 接通電源，設定保溫帶控溫為120、預熱器控溫為150，開啟加熱；設定飽和器控溫至預定溫度，開啟加熱；設定中變、低變反應器加熱爐控溫程序，開啟加熱，開啟攪拌（轉速420rpm左右）；3)