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1、化工專業(yè)實(shí)驗(yàn)實(shí)驗(yàn)名稱：乙醇?xì)庀嗝撍埔蚁﹦恿W(xué)實(shí)驗(yàn)學(xué)院：化學(xué)工程學(xué)院專業(yè)：化學(xué)工程與工藝班級：姓名：學(xué)號指導(dǎo)教師：日期：一、實(shí)驗(yàn)?zāi)康?、鞏固所學(xué)的有關(guān)動力學(xué)方面的知識；2、掌握獲得的反應(yīng)動力學(xué)數(shù)據(jù)的方法和手段；3、學(xué)會動力學(xué)數(shù)據(jù)的處理方法，根據(jù)動力學(xué)方程求出相應(yīng)的參數(shù)值；4、熟悉內(nèi)循環(huán)式無梯度反應(yīng)器的特點(diǎn)以及其他有關(guān)設(shè)備的特點(diǎn)以及其它有關(guān)設(shè)備的使用方法，提高自己的實(shí)驗(yàn)技能。二、實(shí)驗(yàn)原理乙醇脫水屬于平等反應(yīng)。既可以進(jìn)行分子內(nèi)脫水成乙烯，又可以分子間脫水生成乙醚。一般而言，較高的溫度有利于生成乙烯，而較低的溫度則有利于生成乙醚。較低溫度：較高
2、溫度：三、實(shí)驗(yàn)裝置、流程及試劑1、實(shí)驗(yàn)裝置裝置由三部分組成：第一部分是有微量進(jìn)料泵，氫氣鋼瓶，汽化器和取樣六通閥組成的系統(tǒng)；第二部分是反應(yīng)系統(tǒng)，它是由一臺內(nèi)循環(huán)式無梯度反應(yīng)器，溫度控制器和顯示儀表組成；第三部分是取樣和分析系統(tǒng)，包括六通閥，產(chǎn)品收集器和在線氣相色譜信。2、實(shí)驗(yàn)流程如下圖所示：內(nèi)循環(huán)無梯度反應(yīng)色譜實(shí)驗(yàn)裝置流程示意圖3、試劑和催化劑：無水乙醇，優(yōu)級純；分子篩催化劑，60～80目，重3.0g。四、實(shí)驗(yàn)步驟1、打開H2鋼瓶使柱前壓達(dá)到0.5kg/cm2確認(rèn)色譜檢測中截氣通過后啟動色譜，柱溫110℃，汽化室130℃，檢測室溫達(dá)到12
3、0℃，待溫度穩(wěn)定后，打開導(dǎo)熱池——微電流放大器開關(guān)，橋電流至100mA；2、在色譜儀升溫的同時(shí)，開啟閥恒溫箱加熱器升溫至110℃，開啟保溫加熱器升溫至160℃；3、打開反應(yīng)器溫度控制開關(guān)，升溫，同時(shí)向反應(yīng)器冷卻水夾套通冷卻水。4、打開微量泵，以小流量向氣化器內(nèi)通原料乙醇；5、用閥箱內(nèi)旋轉(zhuǎn)六通閥取樣分析尾氣組成，記錄色譜處理的濃度值；6、在200～380℃之間選擇四個(gè)溫度，改變?nèi)芜M(jìn)料速度，測定各種條件下的數(shù)據(jù)。五、數(shù)據(jù)處理乙醇進(jìn)料速度：0.3ml/min乙醇每5min內(nèi)進(jìn)料質(zhì)量：1.5×0.79=1.185g乙醇密度：ρ=0.790g/m
4、l分子篩催化劑用量：0.4g數(shù)據(jù)記錄表實(shí)驗(yàn)序號反應(yīng)溫度/℃平均剩余組分重量/g平均/g1192.0192.01.171.1752192.01.183225.0225.01.141.1354225.01.135260.0260.01.101.1056260.01.11乙醇進(jìn)料質(zhì)量乙醇物質(zhì)的量乙烯的收率=生成的乙烯量/原料中乙醇的摩爾數(shù)（反應(yīng)中乙烯生成的物質(zhì)的量就是反應(yīng)掉的乙醇的物質(zhì)的量）乙醇的進(jìn)料速度=乙醇液的體積流量*0.79（乙醇的密度）/46.07（乙醇的分子量）=（0.3*0.79）/46.07=0.00514mol/min=0.3
5、08mol/h序號反應(yīng)溫度℃乙醇進(jìn)料量ml/min產(chǎn)物組成mol％乙醇轉(zhuǎn)化率X乙烯生成速率mol/(g·min)乙烯收率％其他組分％1192.00.31.3998.611.391.070×10-22225.00.36.9493.066.945.344×10-23260.00.311.188.911.18.547×10-2反應(yīng)器內(nèi)乙醇的濃度：CA=PA/（R·T）PA=0.1MPaCA=PA/（R·T）=0.1×106/[8.314×(273.15+192.0)]=25.86mol/m3=0.02586mol/L生成乙烯的反應(yīng)步驟的速率常數(shù)
6、k可以通過下式求出：K=r/CA=0.01070/0.02586=0.414L/（g·h）同理可得如下：由阿侖尼烏斯方程k=k0exp(-E/RT)，將lnK對1/T作圖，即可求出k0和E。序號設(shè)定溫度T/℃1/T（1/K）PAMPaCAmol/LKL/（g·h）lnK1192.00.0021500.10.025860.414-0.8822225.00.0020070.10.024152.2130.7943260.00.0018760.10.022563.7891.332由阿侖尼烏斯方程k=k0exp(-E/RT)，將lnK對1/T作圖，
7、即可求出k0和E。以lnK為縱坐標(biāo)，1/T為橫坐標(biāo)作圖如下：生成乙烯的反應(yīng)步驟的速率常數(shù)k可以通過下試求出：K=r/CA由阿羅尼烏斯方程k=k0exp（-E/RT），將lnk對1/T作圖，即可求出和E。在地問有乙醚生成的情況下，參照上述計(jì)算過程，求出乙醇的消耗速率常數(shù)和相應(yīng)的活化能。在此，同樣可以按一級反應(yīng)處理。Lnk=lnk0-E/RTlnk0=1.678k0=5.355L/（g·h）E/R=813.5E=6763.4J/mol六、實(shí)驗(yàn)結(jié)果討論：實(shí)驗(yàn)中所得的數(shù)據(jù)隨機(jī)性較大，因?yàn)榉磻?yīng)速度與反應(yīng)溫度密切相關(guān)，溫度不同，反應(yīng)速率就不同，同時(shí)反
8、應(yīng)過程也不會穩(wěn)定，給測量造成誤差，所以整個(gè)實(shí)驗(yàn)的結(jié)果是否準(zhǔn)確與溫度控制密不可分。另外環(huán)境溫度高低對于加熱時(shí)間長短也有影響。對于上表中所得到的實(shí)驗(yàn)結(jié)果存在有一定的誤差，并且在做實(shí)驗(yàn)當(dāng)中有幾組數(shù)據(jù)
