乙醇氣相脫水制乙烯動力學(內(nèi)循環(huán)無梯度)

1、乙醇氣相脫水制乙烯動力學一、試驗目的通過乙醇氣相催化脫水試驗；穩(wěn)固所學的有關動力學方面的學問；把握獲的反響動力學數(shù)據(jù)的方法和手段；學會動力學數(shù)據(jù)的處理方法，依據(jù)動力學方程求出相應的參數(shù)值；生疏內(nèi)循環(huán)式無梯度反響器的特點以及其它有關設備的使用方法，提高自已的試驗技能。二、試驗裝置反響試劑1 試驗裝置：本試驗承受磁驅(qū)動內(nèi)循環(huán)無梯度反響器，反響器見圖 1，試驗流程如圖 2。主要設備構(gòu)造如圖2所示。1 2 345678910111213141516171-壓片,2-催化劑,3-框壓蓋,4-漿葉,5-反響器外筒, 6-加熱爐,7-反響器內(nèi)筒,8-法蘭,9-壓蓋,10- 軸承, 11-冷卻內(nèi)筒,12-軸,

2、13-內(nèi)支撐筒,14-外支撐筒, 15-反響磁鋼架,16-底筒,17-磁力泵圖1.設備構(gòu)造圖圖 171331619TIC-控 溫;TT-測 溫； PI-壓 力計;V1-進 氣截止； V2-進 氣預熱截止； K-閥 箱產(chǎn)物流量調(diào)整； J-進 液排放1-氣 體鋼瓶； 2 穩(wěn)壓閥； 3-干 燥器； 4-過 濾器； 5-質(zhì) 量流量計； 6-止 逆閥； 7 緩沖器； 8 預熱器；11-反 應爐； 12-馬 達;13-冷 凝器;14-氣 液分別器； 15-取 樣器;16-轉(zhuǎn) 子流量計， 17 濕式流量計； 18-圖 2試劑：無水乙醇分析純分子篩催化劑：6080 目，2.04g 三、試驗方法及操作步驟1、翻

3、開 H2 鋼瓶使柱前壓到達 0.5kg/cm2 確認色譜檢測中載氣通過后啟動色譜，柱溫 110，汽化室 130，檢測室溫到達 120，待溫度穩(wěn)定后，翻開熱導池微電流放大器開關，橋電流至 100mA。2、在色譜儀升溫的同時，翻開反響器溫度把握器開關，升溫，同時向反響器冷卻水夾套通冷卻水，并翻開攪拌器，將轉(zhuǎn)速調(diào)至 1000r/min1500r/min3、待反響溫度穩(wěn)定后，翻開微量泵，以小流量向氣化器內(nèi)通入原料乙醇。4、待氣液分別器內(nèi)消滅液體，且濕度流量計指針開頭轉(zhuǎn)動時，按下述方法取樣分析： 記錄下濕度流量計的讀數(shù)，并放空氣液分別器內(nèi)的液體，開頭計時，半小時后讀出濕度流量計的讀數(shù)，其差值即為半小時的

4、尾氣量。同時用取樣瓶取出氣液分別器內(nèi)的液體，稱量其重量此前要稱好取樣瓶的重量，其差值即為半小時液體的量。 分別取樣用色譜儀測出氣體和液體中各組分的含量5、在 250380之間選取四個溫度，轉(zhuǎn)變?nèi)芜M料速度，測定各種條件下的數(shù)據(jù)。6、試驗完畢，先關反響器，后關冷卻水。先關色譜儀，后關閉H2 四、試驗四、記錄與數(shù)據(jù)處理進料量反響溫度產(chǎn)物含量，wt試驗號半小時的量ml/min乙烯水乙醇乙醚0.0510.10275.80.151、原始數(shù)據(jù)表：氣 80.61.59416.860.11170.033L液10.9388.870.995g氣82.311.28615.920.064190.050L液5.1029

5、4.671.952g氣84.601.00713.910.052050.03L液3.91195.693.225g進料量反響溫度產(chǎn)物含量，wt試驗號ml/min半小時的量乙烯水乙醇乙醚0.0520.10289.80.150.0530.10318.50.150.0540.10341.90.15氣86.181.00312.320.067850.068液6.68493.101.065氣81.301.21217.060.065810.098液8.51291.092.165氣81.011.29917.450.081710.164液8.79290.763.300氣81.571.46516.460.088250

6、.408液16.2483.50.6000氣89.782.0657.0980.15510.984液48.8151.090.9600氣90.182.2987.1090.32431.440液56.5943.021.570氣91.502.3584.2460.21510.672液63.7936.180.27氣92.992.5831.7510.24981.280液86.3113.690.7100氣95.892.071.0890.54591.800液92.037.8421.1800反響溫度 乙醇進料量產(chǎn)物組成(mol%)乙醇轉(zhuǎn)化率 乙烯收率試驗號ml/min乙烯水乙醇乙醚%0.056.71927.230.9

7、39165.1299.322.9810.1275.80.105.51114.540.712479.2499.512.2920.0.155.05811.520.555782.8799.632.0300.0.0512.9416.841.99468.2398.466.0960.2289.80.108.35630.151.17260.3298.974.4530.0.1511.1517.791.06570.0099.195.1880.0.0552.6316.787.09923.5091.7837.100.3318.50.1054.1433.222.8609.78295.8547.780.0.1549.1

8、739.642.5918.59395.9846.450.0.0569.5024.592.1553.76696.6266.360.4341.90.1059.0838.420.74331.76398.6764.130.0.1554.6243.760.41461.19899.2460.840.2、數(shù)據(jù)處理3、計算方法：乙烯乙醇乙醚水分子量28467418質(zhì)量校正因子0585064067055摩爾校正因子208139091303計算舉例：以 318.5，0.15ml/min 為例：a.c fXi imm cfjif 1氣體中： 90 .18 2 .08X0.9163乙烯 90 .18 2 .08 2

9、.298 3 .03 7 .109 1 .39 0 .3243 0 .91同理可得：X=0.04827乙醇X=0.03401水X=0.001442乙醚氣體總 mol 數(shù)=1 .440 L=0.06429mol22 .4 L / moln=0.06429mol0.9163=0.05890mol乙烯同理可得：n=0.003103乙醇n=0.002186水n=0.00009267乙醚液體中：w=56 .59 0 .55水 56 .59 0 .55 43 .02 0 .67=0.5192同理可得：w=0.4808乙醚水n= 2 . 070g 0 . 4822=0.04529mol18 g / mol同

10、理可得:n=0.01020mol乙醚由此可得產(chǎn)物總 mol 數(shù)0.06429+0.04529+0.01020=0.1198mol產(chǎn)物中：0.05890X乙烯0.1198 0.4917同理可得：X=0.02591乙醇X=0.3964水X=0.08593乙醚b.乙醇轉(zhuǎn)化率= 原料乙醇量 - 產(chǎn)物中乙醇量 0 .15 30 0 .789 0 .003103 46 =95.98%原料乙醇量0 .15 30 0 .789c.乙烯的收率= 生成的乙烯量原料乙醇量0 .05890 280 .15 30 0 .78946.45d.乙醇的進料速度= 0 .15 60 0 .789346 0 .1544 mol

11、/ hr乙烯生成速率 乙醇進料速率 乙烯收率催化劑用量0 .1544 0 .4645 0 .03515 / g2 .04反響時乙醇的濃度 C PAART0 .025910 . 00053370 .08206 273 .15318 .5生成乙烯反響的速率常數(shù) K CA 0 .03515 65.860 .0005337將 K 取對數(shù) lnK ，并取流量 2、4、6ml/hr 的 lnK 平均值計算和作圖0 .5900 1 .297 1 .829 ln K1 1 .2393ln K2ln K3ln K4= 0 .5777 1 .488 2 .142 1 .4033 1 .164 3 .019 3 .

12、495 2 .5593 2 .976 4 .700 5 .636 4 .4373以 1T 為橫坐標，以 lnK 為縱坐標作圖a= 1 0 .001822273 .15 275 .8b=1 0 .001776273 .15 289 .8c=1 0 .001690273 .15 318 .5d=1 0 .001626273 .15 341 .954.543.532.521.510.500.00160.001650.00170.001750.00180.00185由圖得 lnK02K00.1353斜率： 3 .6120 ( 0 .9214 ) 25185 .5550 .001717 0 .001897 E 25185.555 RE 25185.555 8.314 2.0939 10 5J/mol3物料衡算溫度 265，流速 4ml/hr，=0.789半小時乙醇的量：40.50.7891.578(g) 乙烯生成速率由造膜流量計 10ml 為 92s半小時乙烯的摩爾數(shù)： 10 / 92 60 3022400 0 .008734總的摩爾數(shù)： 乙烯的摩爾數(shù)乙烯組份 0 .0087340 .21130 .041 3水，乙醇，乙醚的摩爾數(shù)分別為 0.0134，0.0151，0.0041質(zhì)量計算；乙烯質(zhì)量原子量摩爾數(shù)320.00870.2795 水和乙醇，乙