乙苯脫氫制苯乙烯

乙苯脫氫制苯乙烯一、實(shí)驗(yàn)?zāi)康模?）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，正確采集數(shù)據(jù)。二、實(shí)驗(yàn)原理本實(shí)驗(yàn)是以乙苯為原料，氧化鐵系催化劑，在固定床單管反應(yīng)器中制備苯乙烯的過(guò)程，其主副反應(yīng)分別為：主反應(yīng)：+H2AH(298K)=115kJ/mol+H2AH(298K)=115kJ/mol副反應(yīng)：+C2+C2H當(dāng)有水蒸汽存在時(shí)，還可能存在以下反應(yīng)：+2H2O3+CO?+2H2O3+CO?+3H?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。（1）影響本反應(yīng)的因素1）溫度的影響(dlnK PI (dlnK PI dT紫可知，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：540?600°C。2） 壓力的影響（P沖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K=KI亠|可知，當(dāng)Ay>0時(shí)，降低總壓p占可使k增大，從而增加了反應(yīng)的平衡轉(zhuǎn)化率，故降低壓力有利于總 n平衡向脫氫方向移動(dòng)。本實(shí)驗(yàn)加水蒸汽的目的是降低乙苯的分壓，以提高平衡轉(zhuǎn)化率。較適宜的水蒸汽用量為：水：乙苯=1.5:1（體積比）=8:1（摩爾比）。3） 空速的影響乙苯脫氫反應(yīng)系統(tǒng)中有平衡副反應(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，苯乙烯的選擇性可能下降，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。（2）催化劑本實(shí)驗(yàn)采用氧化鐵系催化劑其組成為:FeO-CuO-KO-CeO23232三、實(shí)驗(yàn)流程在汽化溫度300C，脫氫反應(yīng)溫度540?600C，水:乙苯=1.5:1（體積比），相當(dāng)于乙苯加料0.5毫升/分，蒸餾水0.75毫升/分（50毫升催化劑）的條件下，考察不同溫度對(duì)乙苯的轉(zhuǎn)化率、苯乙烯的選擇性、收率的影響。1-乙苯計(jì)量管；2、4-加料泵；3-水計(jì)量管；5-混合器;6-汽化器；7-反應(yīng)器；8-電熱夾套；9、11-冷凝器；10-分離器；12-熱電偶四、操作步驟了解并熟悉實(shí)驗(yàn)裝置及流程，搞清物料走向及加料、出料方法。接通電源，使汽化器、反應(yīng)器分別逐步升溫至預(yù)定的溫度，同時(shí)打開(kāi)冷卻水。分別校正蒸餾水和乙苯的流量(0.75毫升/分和0.5毫升/分)當(dāng)汽化器溫度達(dá)到300°C后，反應(yīng)器溫度達(dá)400°C左右開(kāi)始加入已校正好流量的蒸餾水。當(dāng)反應(yīng)溫度升至500C左右，加入已校正好流量的乙苯，繼續(xù)升溫至540C使之穩(wěn)定半小時(shí)。反應(yīng)開(kāi)始每隔10?20分鐘取一次數(shù)據(jù)，每個(gè)溫度至少取兩個(gè)數(shù)據(jù)，粗產(chǎn)品從分離器中放入量筒內(nèi)。然后用分液漏斗分去水層，稱出烴層液重量。取少量烴層液樣品，用氣相色譜分析其組成，并計(jì)算出各組分的百分含量。反應(yīng)結(jié)束后，停止加乙苯。反應(yīng)溫度維持在500C左右，繼續(xù)通水蒸汽，進(jìn)行催化劑的清焦再生，約半小時(shí)后停止通水，并降溫。五、 數(shù)據(jù)處理與結(jié)果討論RF乙苯的轉(zhuǎn)化率： a=x100%FF苯乙烯的選擇性： S二-廠x100%RF/M0苯乙烯的收率： Y=a-Sx100%其中：a-原料乙苯的轉(zhuǎn)化率％(mol)；S-目的產(chǎn)物苯乙烯的選擇性％(mol)；Y-目的產(chǎn)物苯乙烯的收率％(mol)；RF-原料乙苯的消耗量，g；FF-原料乙苯加入量，g；P-生成目的產(chǎn)物苯乙烯的量，g。M0—乙苯的分子量M1－苯乙烯的分子量將轉(zhuǎn)化率、選擇性和收率對(duì)脫氫溫度作圖，找出最適宜的反應(yīng)溫度區(qū)，并對(duì)實(shí)驗(yàn)結(jié)果作出分析(包括曲線圖趨勢(shì)的合理性，誤差分析，成敗原因等)六、 思考題(1)乙苯脫氫生成苯乙烯反應(yīng)是吸熱還是放熱反應(yīng)？如何判斷？如果是吸熱反應(yīng)，則反

應(yīng)溫度為多少？實(shí)驗(yàn)室是如何來(lái)實(shí)現(xiàn)的？工業(yè)上又是如何來(lái)實(shí)現(xiàn)的？(2)對(duì)本反應(yīng)而言是體積增大還是減??？加壓有利還是減壓有利？工業(yè)上是如何來(lái)實(shí)現(xiàn)加減壓操作的？本實(shí)驗(yàn)采用什么方法？為什么加入水蒸汽可以降低烴分壓？在本實(shí)驗(yàn)中你認(rèn)為有哪幾種液體產(chǎn)物生成？哪幾種氣體產(chǎn)物生成？如何分析？附：實(shí)驗(yàn)數(shù)據(jù)記錄表a)原始記錄溫度原料乙苯消耗量，