裂解溫度對(duì)雙烯收率的影響

1、1 實(shí)驗(yàn)一裂解溫度對(duì)雙烯收率的影響 實(shí)驗(yàn)項(xiàng)目性質(zhì)：綜合性 實(shí)驗(yàn)計(jì)劃學(xué)時(shí)：8 學(xué)時(shí) 一、 實(shí)驗(yàn)?zāi)康?通過(guò)實(shí)驗(yàn)，加深對(duì)裂解反應(yīng)理解，熟悉掌握小型管式爐的爐溫控制、進(jìn)料、冷凝、回收等操作, 掌握取得物料平衡數(shù)據(jù)的方法；聯(lián)系所學(xué)過(guò)的知識(shí)，觀察裂解的反應(yīng)現(xiàn)象：對(duì)髙溫裂解的基本原理 以及影響裂解的諸因素加深理解。 二、 實(shí)驗(yàn)原理 管式爐裂解是非催化的髙溫?zé)崃呀膺^(guò)程。熱裂解反應(yīng)是吸熱反應(yīng)，反應(yīng)時(shí)需在較短時(shí)間內(nèi)提供 大疑熱量而達(dá)到較高的溫度，由于原料組成復(fù)雜性以及脫氫、環(huán)化、脫烷基、聚合、縮合、焦化、 生碳等反應(yīng)的發(fā)生，所得產(chǎn)品亦為一復(fù)雜混合物。因此，為了提高乙烯、丙烯等主要產(chǎn)品的收率， 必須選擇裂解反應(yīng)最佳

2、工藝條件，主要包括裂解溫度、停留時(shí)間、水蒸氣烯釋比、壓力等。 三、 實(shí)驗(yàn)內(nèi)容和要求 本實(shí)驗(yàn)在實(shí)驗(yàn)室管式裂解爐上考察裂解溫度對(duì)乙烯、丙烯收率的影響，找岀溫度與乙烯、丙烯 收率之間的關(guān)系。要求以石腦油為原料，在一左的稀釋比（0. 5-1.0）下，測(cè)立三點(diǎn)溫度（780-840 C 之間）下乙烯、丙烯的收率，找出規(guī)律。 四、 實(shí)驗(yàn)主要儀器設(shè)備和材料 實(shí)驗(yàn)主要儀器設(shè)備有管式裂解反應(yīng)裝置（見(jiàn)圖 2）、氣相色譜儀、充氣袋等。實(shí)驗(yàn)裝置與流程見(jiàn) 下圖 1。原料油和水用微量柱塞泵分別送入混合預(yù)熱器（4）,混合汽化后進(jìn)入裂解反應(yīng)爐（6）進(jìn)行 裂解反應(yīng)。裂解反應(yīng)爐為不銹鋼管，其中心插有六根 K型熱電偶測(cè)溫，反應(yīng)管外用

3、三段電熱幺幺控制 加熱。裂解氣自反應(yīng)管末端導(dǎo)岀，進(jìn)入套管式冷凝冷卻器（8）,將較重的懈分和水冷凝下來(lái)進(jìn)入汽 液分離器（9）,分離出的氣體通過(guò)取樣器（10）及濕式氣體流量計(jì)放空。 五 實(shí)驗(yàn)方法、步驟及結(jié)果測(cè)試 1. 準(zhǔn)備工作 （1） 熟悉流程和設(shè)備，了解并掌握溫度及流量調(diào)節(jié)控制操作方法，檢査流程連接系統(tǒng)是否完好。 （2） 準(zhǔn)備三個(gè)充氣袋，貼好標(biāo)簽以備氣體取樣用。 （3） 為了取得準(zhǔn)確的物料平衡數(shù)據(jù)及保證操作順利進(jìn)行，檢查裝置是否嚴(yán)密是十分重要的環(huán)肖。 所有設(shè)備安裝完畢，必須進(jìn)行檢漏。 7 檢漏方法：可以用正壓法向設(shè)備內(nèi)打進(jìn)空氣。看它是否能維持一立壓力，或者真空的方法，看 它是否能維持一定真空度，

4、直到不漏氣為止。3 2. 升溫加熱 檢查電路設(shè)備完好后，將上、中、下和預(yù)熱控溫儀的溫度設(shè)計(jì)到預(yù)泄的溫度，然后打開(kāi)總電源 及各段控溫儀開(kāi)關(guān)，調(diào)解上、中、下及預(yù)熱電流表電流開(kāi)始加熱。 l-JKifllfi 3-OSi 4 18合朧縱 5S-拆昶力 ih 6期限應(yīng)護(hù)i 7-妣翻斷 io-m. 圖 2 管式裂解反應(yīng)裝置 3. 實(shí)驗(yàn)并獲取數(shù)據(jù) 溫度達(dá)到要求后，啟動(dòng)進(jìn)料泵，調(diào)節(jié)柱塞泵，使油、水進(jìn)料速度達(dá)到預(yù)左值，記錄計(jì)量管中油 和水的初7 始刻度值。進(jìn)料 5-10 分鐘，穩(wěn)定后，記錄水和油的刻度值，在實(shí)驗(yàn)過(guò)程中每 10 分鐘記錄 一次，內(nèi)容包括：油、水計(jì)屋管刻度，各段溫度，反應(yīng)管進(jìn)岀口圧力，流疑計(jì)讀數(shù)，實(shí)

5、驗(yàn)進(jìn)行到 10 20 分鐘后，取裂解氣樣品，以備分析用。當(dāng)實(shí)驗(yàn)結(jié)朿時(shí)，放出液體產(chǎn)品，并同時(shí)記下計(jì)量管中油和 水的刻度值、流量計(jì)的讀數(shù)，并關(guān)上進(jìn)口閥后繼續(xù)進(jìn)水，用氣泵送空氣燒焦 3 小時(shí)左右，最后關(guān)上 泵，關(guān)掉電源，把液體產(chǎn)物（油和水）分別稱重，記下數(shù)據(jù)。 4. 注意事項(xiàng) （1） 溫度及進(jìn)料速度給左后，不要反復(fù)調(diào)整。 （2） 不要頻繁按溫度顯示按鈕。 （3） 注意用電及用泵安全。 六、實(shí)驗(yàn)報(bào)告要求 1. 實(shí)驗(yàn)?zāi)康暮驮?2. 實(shí)驗(yàn)裝置流程圖 3. 實(shí)驗(yàn)操作過(guò)程 4. 數(shù)據(jù)整理和計(jì)算 （1） 根據(jù)實(shí)驗(yàn)數(shù)據(jù)畫(huà)岀裂解溫度和反應(yīng)管長(zhǎng)度曲線圖； （2） 計(jì)算油和水的流量（ml/min）及稀釋比; （3）

6、記錄裂解氣的流量； （4） 用氣相色譜儀測(cè)量裂解氣組成。 七 思考題 1. 溫度、稀釋劑用量對(duì)雙烯收率如何影響？ 2. 解釋溫度、稀釋劑用量對(duì)雙烯收率影響的原因。 3. 如何維持進(jìn)料穩(wěn)泄？如何調(diào)節(jié)進(jìn)料量？5 實(shí)驗(yàn)二炷類(lèi)裂解結(jié)焦規(guī)律探討 實(shí)驗(yàn)項(xiàng)目性質(zhì)：綜合性 實(shí)驗(yàn)計(jì)劃學(xué)時(shí)：8 學(xué)時(shí) 一、 實(shí)驗(yàn)?zāi)康?通過(guò)實(shí)驗(yàn)，測(cè)量不同原料、不同裂解條件下的結(jié)焦規(guī)律，對(duì)加深裂解反應(yīng)的理解，控制焦碳的 產(chǎn)生，這不論對(duì)實(shí)驗(yàn)室還是對(duì)工業(yè)生產(chǎn)都有一立的指導(dǎo)意義。通過(guò)實(shí)驗(yàn)，熟悉掌握小型管式爐的測(cè) 焦方法、原理，并聯(lián)系書(shū)本知識(shí)，加深對(duì)髙溫裂解的基本原理以及影響裂解的諸因素的理解。 二、 實(shí)驗(yàn)原理 由于燒類(lèi)裂解的復(fù)雜性，在裂解過(guò)

7、程中除了生成乙烯、丙烯外，還有脫氫、環(huán)化、聚合、縮合、 焦化、生碳等反應(yīng)的發(fā)生，生成大量的焦碳，這些焦碳會(huì)附著在爐管內(nèi)壁，這不僅降低烯燒收率， 還影響傳質(zhì)、傳熱，增加流動(dòng)阻力和能耗。且原料不同，結(jié)焦速率不同，溫度不同，結(jié)焦速率不同。 本實(shí)驗(yàn)擬左測(cè)量不同溫度下焦的生成量，以便了解和掌握坯類(lèi)裂解的結(jié)焦規(guī)律。 三、 實(shí)驗(yàn)內(nèi)容和要求 本實(shí)驗(yàn)在實(shí)驗(yàn)室管式裂解爐上探討炷類(lèi)裂解的結(jié)焦規(guī)律，找出溫度、稀釋比等操作參數(shù)與結(jié)焦 速率之間的關(guān)系。要求以石腦油為原料，在恒左的稀釋比（0. 5-1. 0）下，測(cè)泄三點(diǎn)溫度（780-840D 下的結(jié)焦速率，找岀規(guī)律。 四、 實(shí)驗(yàn)主要儀器設(shè)備和材料 實(shí)驗(yàn)主要儀器設(shè)備有管式裂

8、解反應(yīng)裝置、不銹鋼金屬掛片、分析天平等。實(shí)驗(yàn)裝置與流程見(jiàn)實(shí) 驗(yàn)一。 五 實(shí)驗(yàn)方法、步驟及結(jié)果測(cè)試 1. 準(zhǔn)備工作 （1） 熟悉流程和設(shè)備，了解并掌握溫度及流量調(diào)節(jié)控制操作方法，檢査流程連接系統(tǒng)是否完好。 （2） 準(zhǔn)備不銹鋼金屬掛片。 （3） 測(cè)量并訃算不銹鋼金屬掛片的表面積及質(zhì)量。 （4） 將已測(cè)量的不銹鋼金屬掛片置于爐笛內(nèi)，并將設(shè)備安裝完好。 （5） 設(shè)備檢漏：可以用正壓法向設(shè)備內(nèi)打進(jìn)空氣。看它是否能維持一定壓力，或者真空的方法, 看它是否能維持一泄真空度，直到不漏氣為止。 2. 升溫加熱 檢査電路設(shè)備完好后，將上、中、下和預(yù)熱控溫儀的溫度設(shè)計(jì)到預(yù)泄的溫度，然后打開(kāi)總電源 及各段控溫儀開(kāi)關(guān)，

9、調(diào)解上、中、下及預(yù)熱電流表電流開(kāi)始加熱。參考值：上段電流控制在 2A,中 段 2. 53A,6 下段 3A,預(yù)熱段 0. 5Ae 3. 實(shí)驗(yàn)并獲取數(shù)據(jù) 溫度達(dá)到要求后，啟動(dòng)進(jìn)料泵，調(diào)肖柱塞泵，使油、水進(jìn)料速度達(dá)到預(yù)左值，記錄計(jì)量管中油 和水的初始刻度值。穩(wěn)宦進(jìn)料 1 一 2 小時(shí)，記錄水和油的刻度值，在實(shí)驗(yàn)過(guò)程中每 10 分鐘記錄一次, 內(nèi)容包括：汕、水計(jì)量管刻度，各段溫度，反應(yīng)管進(jìn)岀口壓力，流量計(jì)讀數(shù)。當(dāng)實(shí)驗(yàn)結(jié)束時(shí)，放岀 液體產(chǎn)品，并同時(shí)記下計(jì)疑管中油和水的刻度值、流疑計(jì)的讀數(shù)，并關(guān)上進(jìn)口閥，最后關(guān)上泵，關(guān) 掉電源，待爐管溫度降至常溫后，取出不銹鋼金屬掛片稱重，記下數(shù)據(jù)，并計(jì)算結(jié)焦量。 4.

10、 注意事項(xiàng) （1） 溫度及進(jìn)料速度給左后，不要反復(fù)調(diào)整。 （2） 不要髙溫下取不銹鋼金屬掛片，以防燒傷。 （3） 不要先燒焦（取出不銹鋼金屬掛片在燒焦）。 六、 實(shí)驗(yàn)報(bào)告要求 1. 實(shí)驗(yàn)?zāi)康暮驮?2. 實(shí)驗(yàn)裝置流程圖 3. 實(shí)驗(yàn)操作過(guò)程 4. 數(shù)據(jù)整理和計(jì)算 （1） 根拯實(shí)驗(yàn)數(shù)據(jù)畫(huà)岀裂解溫度和反應(yīng)管長(zhǎng)度曲線圖： （2） 計(jì)算油和水的流量（ml/min）及稀釋比; （3） 記錄裂解氣的流量； （4） 計(jì)算結(jié)焦速率 r。 結(jié)焦速率 r=結(jié)焦重量三金屬掛片而積三結(jié)焦時(shí)間。 英中：結(jié)焦重量=結(jié)焦后金屬掛片重量一結(jié)焦前金屬掛片重量，Kg； 金屬掛片而枳指總外表而積（正反兩而），m：; 結(jié)焦時(shí)間指進(jìn)料時(shí)

11、間，h； 結(jié)焦速率 r, Kg/ m7ho 七、 思考題 1. 如何計(jì)算金屬掛片面積？ 2. 溫度、稀釋劑用量對(duì)結(jié)焦速率有什么影響？ 3. 解釋溫度、稀釋劑用量對(duì)結(jié)焦速率影響的原因。 4. 如何保證測(cè)量的準(zhǔn)確性？ 實(shí)驗(yàn)三共沸精f留實(shí)驗(yàn) 實(shí)驗(yàn)項(xiàng)目性質(zhì)：綜合性 7 實(shí)驗(yàn)計(jì)劃學(xué)時(shí)：8 學(xué)時(shí) 一、 實(shí)驗(yàn)?zāi)康?1. 通過(guò)實(shí)驗(yàn)加深對(duì)共沸精慵過(guò)程的理解。 2. 熟悉精怖設(shè)備的構(gòu)造，掌握精懈操作方法。 3. 能夠?qū)s過(guò)程做全塔物料衡算。 4. 學(xué)會(huì)使用阿貝折射儀分析液體組成。 二、 實(shí)驗(yàn)原理 乙醇一水系統(tǒng)加入共沸劑苯以后可以形成四種共沸物，三種共沸物的共沸點(diǎn)與乙醇沸點(diǎn)均有 10 C 左右的溫度差，通過(guò)分相回

12、流使水和苯以共沸物的方式從塔頂分離出來(lái)，塔釜?jiǎng)t得到無(wú)水乙醇。 乙醇一水系統(tǒng)加入共沸劑苯以后可以形成四種共沸物?，F(xiàn)將它們?cè)诔合碌墓卜袦囟取⒐卜薪M 成列于表 1。為了便于比較，再將乙醇、水、苯三種純物質(zhì)常壓下的沸點(diǎn)列于表 2。 表 1 乙醇一水一苯三元共沸物性質(zhì) 共沸物（簡(jiǎn)記） 共沸點(diǎn)/* 共沸物組成/wt% 乙醇 水 苯 乙醇一水一苯（T） 64. 85 18.5 7. 1 74. 1 乙醇一苯（ABZ） 68. 24 32.7 0.0 67.63 苯一水（BWZ） 69. 25 0.0 8.83 91.17 乙醇一水（AWZ） 78. 15 95. 57 4.43 0.0 表 2 乙醇、水、

13、苯的常壓沸點(diǎn) 物質(zhì)名稱（簡(jiǎn)記） 乙醇（A） 水(W) 苯(B) 沸點(diǎn)溫度廠 C 7S. 3 100.0 80.2 三、 實(shí)驗(yàn)內(nèi)容和要求 以苯為共沸劑，用阿貝折射儀分析塔釜液體組成，采用混相或分相回流分離乙醇一水混合物， 使塔釜乙醇濃度達(dá)到要求。在進(jìn)行分相回流時(shí)，分相器中會(huì)出現(xiàn)兩層液體，上層為富苯相、下層為 富水相。實(shí)驗(yàn)中，富苯相由溢流口回流入塔，富水相可在實(shí)驗(yàn)結(jié)束后取出。要求用阿貝折射儀分析 液體組成，塔釜乙醇濃度超過(guò) 98%（質(zhì)星），并將精餡時(shí)間與塔釜乙醇濃度作圖。 四、 實(shí)驗(yàn)主要儀器設(shè)備和材料 實(shí)驗(yàn)主要儀器設(shè)備有精懈裝置（見(jiàn)圖 2）、恒溫水浴、阿貝折射儀等。材料主要有苯、乙醇 95% 等。

14、8 整個(gè)精慵過(guò)程可以用圖 1 來(lái)說(shuō)明。圖中 A、B、W 分別為乙醇、苯和水的英文字頭：AB：、AW：. BW： 代表三個(gè)二元共沸物，T 表示三元共沸物。圖中的曲線為 25 C 下乙醇、水、苯三元混合物的溶解度 曲線。該曲線下方為兩相區(qū)，上方為均相區(qū)。圖中標(biāo)出的三元共沸組成點(diǎn) T是處在兩相區(qū)內(nèi)。 以 T 為中心，連接三種純物質(zhì) A、B、W 及三個(gè)二元共沸組成點(diǎn) AB：、A 餵、BW：將該圖分為六個(gè)小 三角形。 如果原料液的組成點(diǎn)落在某個(gè)小三角形內(nèi)， 當(dāng)塔頂采用混相回流時(shí)精餡的最終結(jié)果只能得 到這個(gè)小三角形三個(gè)頂點(diǎn)所代表的物質(zhì)。故要想得到無(wú)水乙醇，就應(yīng)該保證原料液的組成落在包含 頂點(diǎn) A的小三角形

15、內(nèi)，即在 ATABz或 AATA 駐內(nèi)。從沸點(diǎn)看，乙醇-水的共沸點(diǎn)和乙醇的沸點(diǎn)僅差 0. 15 C,就本實(shí)驗(yàn)的技術(shù)條件無(wú)法將苴分開(kāi)。而乙醇-苯的共沸點(diǎn)與乙醇的沸點(diǎn)相差 10.06 C,很容 易將它們分離開(kāi)來(lái)。所以分析的最終結(jié)果是將原料的組成控制在 AATABz 中。 圖 1 中 F代表未加共沸物時(shí)原料乙醇、水混合物的組成。隨著共沸劑苯的加入，原料液的總組 成將沿著 FB連線變化，并與 AT線交于 H點(diǎn)，這時(shí)共沸劑苯的加入疑稱作理論共沸劑用量，它是達(dá) 到分離目的所需最少的共沸劑呈:。 上述分析只限于混相回流的情況，即回流液的組成等于塔頂上升蒸汽組成的情況。而塔頂采用 分相回流時(shí)，由于富苯相中苯的

16、含量很高，可以循環(huán)使用，因而苯的用屋可以低于理論共沸劑的用 量。分相回流也是實(shí)際生產(chǎn)中普颯采用的方法。它的突出優(yōu)點(diǎn)是共沸劑的用量少、共沸劑提純的費(fèi) 用低。 共沸精慵塔用玻璃制成，直徑 20mm、塔高 1500mm，塔內(nèi)填裝2X2mm 不銹鋼 0 網(wǎng)環(huán)型填料。塔 釜為四口燒瓶，容積 500ml,塔外壁鍍有金屬膜，通電流使塔身加熱保溫。塔釜垃于 500W 電熱包中， 加熱功率為 300 肌采用人工智能化控制儀表控制釜溫。 塔釜燒瓶的四口中位于中間的一個(gè)口與塔身相連；期一個(gè)口插入一只放有測(cè)溫?zé)犭娮璧牟Ａ?管，用于測(cè)量塔釜液相溫度；第三個(gè)口作為出料口：第四個(gè)口連壓差計(jì)，可監(jiān)測(cè)塔柱的壓差。塔釜 采用電

17、加熱，并有一臺(tái)自動(dòng)控溫儀控制電熱包使塔釜的傳熱量基本保持不變。塔釜加熱沸腌后產(chǎn)生 的蒸汽經(jīng)填料層到達(dá)塔頂全凝器。為了滿足各種不同操作方式的需要，在全凝器與回流管之間設(shè)置 了一個(gè)特殊構(gòu)造的圖 2 共沸精慵裝置 9 容器。在進(jìn)行分相回流時(shí)，它可以用作分相器兼回流比調(diào)盯器：當(dāng)進(jìn)行混相回流 時(shí)，它又可以單純地作為回流比調(diào)節(jié)器使用。這樣的設(shè)汁既實(shí)現(xiàn)了連續(xù)精餾操作，又可進(jìn)行間歇精 慵操作。 五 實(shí)驗(yàn)方法、步驟及結(jié)果測(cè)試 1. 按要求將 95%的乙醇溶液先加入塔釜。 2. 若選用混相回流的操作方式，則按照實(shí)驗(yàn)原理部分講到的共沸劑配比加入共沸劑。對(duì)間歇精 餡、共沸劑全部加入塔釜：對(duì)連續(xù)精憾，最初的釜液濃度和進(jìn)

18、料濃度均應(yīng)滿足共沸劑的配比要求。 3. 若采用分相回流的操作方式，則共沸劑應(yīng)分成兩部分加入。一部分在精懈操作開(kāi)始之前先充 滿分相器：英余部分可隨原料液進(jìn)入塔內(nèi)。但共沸劑的用量應(yīng)少于理論共沸劑的用量，否則會(huì)降低 乙醇的收率。 4. 上述準(zhǔn)備工作完成之后，即可向全凝器中通入冷卻水。打開(kāi)電源開(kāi)關(guān)，開(kāi)始塔釜加熱。與此 同時(shí)調(diào)節(jié)好超級(jí)恒溫水浴的溫度，使水浴內(nèi)的循環(huán)水通過(guò)阿貝折射儀，并保證其在 25 C 下恒溫。 5. 為了使填料層具有均勻的溫度梯度，可適當(dāng)調(diào)右塔的上、下段保溫，使全塔處在正常操作范 圍內(nèi)。 6. 每隔 10-30 分鐘記錄一次塔頂和塔釜的溫度，并用阿貝折射儀分析一次釜液的組成，也可取 塔

19、釜汽相進(jìn)行分析，然后根據(jù)汽一液平衡關(guān)系推岀塔釜液相組成，這樣可以排除試劑中少量雜質(zhì)（高 沸物）對(duì)折射率的影響。 7. 對(duì)連續(xù)精餾操作， 應(yīng)選擇適當(dāng)?shù)幕亓鞅?（參考值為 10： 1）和適當(dāng)?shù)倪M(jìn)料流量 （參考值為 100 ml/h）o同時(shí)還應(yīng)保證塔頂為三元共沸物，塔釜為無(wú)水乙醇。 8. 當(dāng)釜液的濃度達(dá)到要求后，停止實(shí)驗(yàn)，將塔頂鐳出物中的兩相用分液漏斗分離。然后用阿貝 折射儀測(cè)出各相的折射率值，再査下表一、二，確左出兩相各自的濃度。最后再將收集起來(lái)的全部 富水相稱重。 9. 用天平稱出塔釜產(chǎn)品（若連續(xù)包括釜液和塔釜出料兩部分）的質(zhì)量。 10. 切斷設(shè)備的供電電源，關(guān)閉冷卻水，結(jié)束實(shí)驗(yàn)。 六、實(shí)驗(yàn)報(bào)告

20、要求 1. 實(shí)驗(yàn)?zāi)康暮驮?2. 實(shí)驗(yàn)裝置流程圖 3. 實(shí)驗(yàn)操作過(guò)程 4. 數(shù)據(jù)整理和計(jì)算 （1） 作全塔物料衡算。 （2） 畫(huà)出 25 C 下乙醇一水一苯三元物系的溶解度曲線。在圖上標(biāo)明共沸物的組成點(diǎn)，畫(huà)出加10 料線，并對(duì)精佛過(guò)程作簡(jiǎn)要的說(shuō)明。 七、思考題 1. 如何計(jì)算共沸劑的加入量? 2. 需要測(cè)出哪些疑才可以作全塔的物料衡算，具體的衡算方法是什么？ 3. 分析實(shí)驗(yàn)過(guò)程中產(chǎn)生誤差的原因。 表一乙醇-苯系統(tǒng)折射率與組成的關(guān)系 乙醇含量/% (wt) 折光率/力產(chǎn) 乙醇含量/% (wt) 折光率/產(chǎn) 0. 00 1.49803 46. 78 1.42815 2.71 1.49401 57.

21、 22 1.42392 5. 87 1.48885 71.00 1. 39555 12.97 1.47790 84. 92 1. 37772 19. 34 1. 47667 91.60 1.36923 36. 78 1.44219 100. 00 1.35929 表二乙醇-水-苯系統(tǒng)在 25C 下的平衡組成 富苯相/%(wt) 富水相/%(wt) 乙醇 苯 折光率門(mén)疔 乙醇 苯 折光率/唸 1.86 98. 00 1. 1940 15. 61 0. 19 1. 3431 3. 85 95. 82 1. 4897 30.01 0. 65 1. 3520 6.21 93. 32 1. 4861 3

22、8. 50 1.71 1. 3573 7.91 91.25 1. 4829 44.00 2. 88 1. 3615 11.00 87.81 1. 4775 49. 75 8. 95 1. 3700 14. 68 83. 50 1. 4714 52. 28 15. 21 1. 3787 18.21 79. 15 1. 4650 51.72 22. 73 1. 3890 22. 30 74. 00 1. 4575 49. 95 29. 11 1. 3976 23. 58 72. 41 1. 4551 48. 85 31.85 1.4011 30. 85 62.01 1. 1408 43. 42 4

23、2. 89 1.4152 實(shí)驗(yàn)四反應(yīng)精f留實(shí)驗(yàn) 實(shí)驗(yàn)項(xiàng)目性質(zhì)：綜合性 實(shí)驗(yàn)計(jì)劃學(xué)時(shí)：8 學(xué)時(shí) 11 一、 實(shí)驗(yàn)?zāi)康?1. 了解反應(yīng)精憎是既服從質(zhì)量作用左律又服從相平衡規(guī)律的復(fù)雜過(guò)程。 2. 掌握反應(yīng)精憎的操作。 3. 能進(jìn)行全塔物料衡算和塔操作的過(guò)程分析。 4. 了解反應(yīng)精憾與常規(guī)精餡的區(qū)別。 5. 學(xué)會(huì)用氣相色譜儀分析塔內(nèi)物料組成。 二、 實(shí)驗(yàn)原理 反應(yīng)精慵過(guò)程不同于一般精餾，它既有精馀的物理相變之傳遞現(xiàn)象，又有物質(zhì)變性的化學(xué)反應(yīng) 現(xiàn)象。兩者同時(shí)存在，相互影響，使過(guò)程更加復(fù)雜。因此，反應(yīng)精鐳對(duì)下列兩種情況特別適用：（1） 可逆平衡反應(yīng)。一般情況下，反應(yīng)受平衡影響，轉(zhuǎn)化率只能維持在平衡轉(zhuǎn)化的水

24、平；但是，若生成 物中有低沸點(diǎn)或高沸點(diǎn)物質(zhì)存在，則精憾過(guò)程可使英連續(xù)地從系統(tǒng)中排出，結(jié)果超過(guò)平衡轉(zhuǎn)化率， 大大提髙了效率。（2）異構(gòu)體混合分離。通常因它們的沸點(diǎn)接近，靠精餡方法不易分離提純，若異 構(gòu)體中某組分能發(fā)生化學(xué)反應(yīng)并能生成沸點(diǎn)不同的物質(zhì)，這時(shí)可在過(guò)程中得以分離。 對(duì)醇酸酯化反應(yīng)來(lái)說(shuō)，適于第一種情況。但該反應(yīng)若無(wú)催化劑存在，單獨(dú)采用反應(yīng)精慵操作也 達(dá)不到高效分離的目的，這是因?yàn)榉磻?yīng)速度非常緩慢，故一般都用催化反應(yīng)方式。酸是有效的催化 劑，常用硫酸。反應(yīng)隨酸濃度增高而加快，濃度在 0.21.0% （wt）0此外，還可用離子交換樹(shù)脂, 重金屬鹽類(lèi)和絲光沸石分子篩等固體催化劑。反應(yīng)精慵的催化劑

25、用硫酸，是由于苴催化作用不受塔 內(nèi)溫度限制，在全塔內(nèi)都能進(jìn)行催化反應(yīng)，而應(yīng)用固體催化劑則由于存在一個(gè)最適宜的溫度，精餡 塔本身難以達(dá)到此條件，故很難實(shí)現(xiàn)最佳化操作。 三、 實(shí)驗(yàn)內(nèi)容和要求 本實(shí)驗(yàn)是以醋酸和乙醇為原料、在酸催化劑作用下生成醋酸乙酯的可逆反應(yīng)。反應(yīng)的化學(xué)方程 式為： CHoCOOH+CcHsOH = CH,C00CH+H：0 實(shí)驗(yàn)的進(jìn)料有兩種方式：一是直接從塔釜進(jìn)料：另一種是在塔的某處進(jìn)料。前者有間歇和連續(xù) 式操作：后者只有連續(xù)式。本實(shí)驗(yàn)用后一種方式進(jìn)料，即在塔上部某處加帶有酸催化劑的醋酸，塔 下部某處加乙醇。釜沸騰狀態(tài)下塔內(nèi)輕組分逐漸向上移動(dòng)，重組分向下移動(dòng)。具體地說(shuō)，醋酸從上

26、段向下段移動(dòng)，與向塔上段移動(dòng)的乙醇，接觸，在不同填料高度上均發(fā)生反應(yīng)，生成酯和水。塔內(nèi) 此時(shí)有 4 組分。由于醋酸在氣相有締合作用，除醋酸外，苴它三個(gè)組分形成三元或二元共沸物。水 II 一酯共沸物沸點(diǎn)較低，醇和酯能不斷地從塔頂排岀。若控制反應(yīng)原料比例，可使某組分全部轉(zhuǎn)化。 要求固泄回流比，全回流操作并反應(yīng) 2 小時(shí)以上后，分別從塔頂、塔釜取樣用色譜英組成分析，計(jì) 算酸的轉(zhuǎn)化率。 四、實(shí)驗(yàn)主要儀器設(shè)備和材料 實(shí)驗(yàn)主要儀器設(shè)備有反應(yīng)精餾裝苣（見(jiàn)下圖）、氣相色譜儀、乙酸、乙醇 95%等。反應(yīng)精慵塔 用玻璃制成，直徑 20mm、塔髙 1500mm，塔內(nèi)填裝2X2mm不銹鋼 0 網(wǎng)環(huán)型填料。塔釜為四口燒

27、瓶， 容積500ml,塔外壁鍍有金屬膜，通電流使塔身加熱保溫。塔釜 It于 500W 電熱包中，加熱功率為 300W. 采用人工智能化控制儀表控制釜溫。塔頂冷凝液體的回流采用擺動(dòng)式回流比控制器操作。此控制系 統(tǒng)由塔頭上擺錘、電磁鐵線圈、回流比計(jì)數(shù)撥碼電子儀表組成。 反應(yīng)精餾裝置 五 實(shí)驗(yàn)方法、步驟及結(jié)果測(cè)試 操作前在釜內(nèi)加入 200 克接近穩(wěn)左操作組成的釜液，并分析組成。檢查進(jìn)料系統(tǒng)各管線是否連 接正常。無(wú)誤后將醋酸、乙醇注入計(jì)量管內(nèi)（醋酸內(nèi)含 0.3%硫酸），開(kāi)動(dòng)泵微微調(diào)仔泵的流量給定 轉(zhuǎn)柄，讓液料充滿管路各處后停泵。開(kāi)啟加熱釜系統(tǒng)，開(kāi)始時(shí)用手動(dòng)檔，注意不要使電流過(guò)大，以 免設(shè)備突然受熱而損

28、壞。待釜液沸騰，開(kāi)啟塔身保溫電源，調(diào)節(jié)保溫電流（注意：不能過(guò)大），開(kāi)塔 頭冷卻水。當(dāng)塔頭有液體岀現(xiàn)，待全回流 1015 分鐘后開(kāi)始進(jìn)料，實(shí)驗(yàn)按規(guī)左條件進(jìn)行。一般可把 回流比撥碼給總在3:1,酸醇分子比泄在 1:1.3,進(jìn)料速度為 0. 5mol （乙醇）/ho 進(jìn)料后仔細(xì)觀察 塔底和塔頂溫度與壓力，測(cè)量塔頂與塔釜出料速度。記錄所有數(shù)據(jù)，及時(shí)調(diào)也進(jìn)出料，使處于平衡 狀態(tài)。穩(wěn)左操作 2 小時(shí)，其中每隔30 分鐘用小樣品瓶取塔預(yù)與塔釜流出液，稱重并分析組成。在穩(wěn) 左操作下用微量注射器在塔身不同高度取樣口內(nèi)取液樣，直接注入色譜儀內(nèi)，取得塔內(nèi)組分濃度分 布曲線。 如果時(shí)間允許，可改變回流比或改變加料分子比，重復(fù)操作，取樣分析，并進(jìn)行對(duì)比。 實(shí)驗(yàn)完成后關(guān)閉加料泵，停 I匕加熱，讓持液全部流至塔釜，取岀釜液稱重，分析組成