實驗五十 小型高壓釜測定化學反應的活性選擇性和收率

1、苯選擇加氫制環(huán)己烯小試技術(shù)和催化劑性能分析評價方法手段培訓資料一1培訓目的（1）苯選擇加氫制環(huán)己烯催化劑小試技術(shù)。了解化學反應的活性選擇性和收率的概念和測定方法。熟悉并掌握小型高壓釜的使用方法。（3）催化劑性能分析評價方法手段。熟悉氣相色譜的原理和方法2 培訓內(nèi)容基本原理(1) 催化劑活性和選擇性的定量表達若以某反應物進料的物質(zhì)的量為基準，則定義如下：時空產(chǎn)率：在一定條件下（溫度、壓力、進料組成、進料空速均一定），單位時間內(nèi)，單位體積或單位質(zhì)量的催化劑所得產(chǎn)物得量。將時空產(chǎn)率乘以反應器所填裝的催化劑的體積或質(zhì)量，直接給出單位時間生產(chǎn)的產(chǎn)物數(shù)量，也可計算完成一定的生成任務所需催化劑的體積或質(zhì)量。

2、對于流動體系，常適用空速和接觸時間的概念。定義空速為，單位時間單位催化劑上所流經(jīng)的反應物的量，用符號VVH表示，單位為s-1. VVH = F/V式中，F(xiàn)單位時間反應物的進料體積，反應物的體積速率；V催化劑床層體積。當反應物以蒸氣送入時，空速是按反應物的氣體流量速率計算，稱為氣體時空速率（GHSV）；當反應物以液體進料時，這個相應的數(shù)量稱為液體的時空速率（LHSV）,簡稱液體空速；若按反應物的質(zhì)量流速除以催化劑的重量所得的比值，稱之為重量時空速率（WHSV）,簡稱重量空速。對于特定的操作條件，對于給定的轉(zhuǎn)化率，空速等于單位時間能處理的相當于反應器體積那么多倍的反應物。由此空速可以用作催化劑活性

3、的指示。對給定的轉(zhuǎn)化率，空速最高的催化劑是活性最高的。接觸時間定義為空速的倒數(shù)，即 1/VVH單位為時間s, min, h等。應該指出，這樣定義的接觸時間或停留時間，由于反應過程中摩爾數(shù)的改變，溫度及壓力梯度的影響，都可能發(fā)生反應混合物體積的改變，因此并不相當于真實的反應物停留時間。實驗室各種反應器間最本質(zhì)性的差別是間歇式和連續(xù)體系之間的差異。進行動力學研究，多使用連續(xù)反應器。初步篩選催化劑又必須在較高壓力下進行，多使用高壓釜。在這種條件下，催化劑的活性，通常直接按給定的反應條件和反應時間下的轉(zhuǎn)化率來評價。不論使用什么反應器，在進行活性評價時，最核心的問題是要消除濃度梯度，溫度梯度，外擴散和內(nèi)

4、擴散的影響，這樣才能獲得真實的信息。但反應器的類型不同，分析和處理數(shù)據(jù)的方法也不同，下面以苯部分加氫制環(huán)己烯為例，給出間歇式小型高壓釜評價催化劑活性選擇性和收率方法。3 試劑與儀器 苯 分析純 環(huán)己烯 分析純 環(huán)己烷 分析純 ZrO2 分析純ZnSO4 7H2O 分析純丙酮 分析純WDF-0.25高壓反應釜 熱導池檢測器（TCD）氣象色譜儀 量筒（50ml，100ml，500ml各兩個）秒表4 實驗步驟小型高壓釜示意圖見圖1。流程說明：:氫氣由鋼瓶經(jīng)閥b、三通d，由氣相閥e控制進反應釜，釜內(nèi)需放空的氣體由閥c經(jīng)出氣管6出氣；苯由加料罐8利用氫氣壓入，取樣出液則經(jīng)液相閥f由出液口9出液；反應釜冷

5、卻水由管4進人，由電磁閥控溫開關(guān)冷卻水。首先按照要求將高壓反應釜的聚四氟乙烯套筒及各管路清洗干凈。將定量的催化劑、水、反應改性劑ZnSO47H2O于高壓反應釜中在5.0MPa氫氣壓力下，攪拌條件下加熱升溫。當溫度升至140時，加入定量的苯開始計時，并不斷補加H2維持5.0MPa。分別在5min、10min、15min取樣。5 數(shù)據(jù)處理校正因子的計算：準確取一定量的苯、環(huán)己烯、環(huán)己烷，配成標準混合溶液，三者物質(zhì)的量百分數(shù)分別為P1、P2、P3；進樣0.2L，進行色譜分析，定性，并用數(shù)據(jù)處理機計算相應面積A1、A2、A3；以苯為標準(校正因子f1 = 1)，據(jù)公式(2.1)求校正因子f2、f3。Pi = 產(chǎn)物分析：在相同儀器條件下，對產(chǎn)品進行分析，得到各