1、乙苯脫氫制苯乙烯實(shí)驗(yàn)報告一 實(shí)驗(yàn)?zāi)康模?）了解以乙苯為原料在鐵系催化劑上進(jìn)行固定床制備苯乙烯的過程，學(xué)會設(shè)計實(shí)驗(yàn)流程和操作；（2）掌握乙苯脫氫操作條件對產(chǎn)物收率的影響，學(xué)會獲取穩(wěn)定的工藝條件之方法。（3）掌握催化劑的填裝、活化、反應(yīng)使用方法。（4）掌握色譜分析方法。二 實(shí)驗(yàn)原理2.1 主副反應(yīng)乙苯脫氫生成苯乙烯和氫氣是一個可逆的強(qiáng)烈吸熱反應(yīng)， 只有在催化劑存在的高溫條件下才能提高產(chǎn)品收率，其反應(yīng)如下：主反應(yīng)C6H5C2H5C6H5C2H3+ H 2副反應(yīng)C6H5C2H5C6H6 + C 2H4CH+H2CH2426C6H5C2H5 + H 2C6H6+ C2H6C6H5C2H5C6H5CH3+

2、 CH4此外，還有部分芳烴脫氫縮合、聚合物以及焦油和碳生成。2.2影響因素2.2.1 溫度的影響乙苯脫氫反應(yīng)為吸熱反應(yīng)，H0>0，從平衡常數(shù)與溫度的關(guān)系式ln K PH0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TPRT2轉(zhuǎn)化率。但是溫度過高副 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)控制適應(yīng)的反應(yīng)溫度。2.2.2壓力的影響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 P K nP總可ni知，當(dāng) >0 時，降低總壓 P 總 可使 Kn 增大 , 從而增加了反應(yīng)的平衡轉(zhuǎn)化率 , 故降低壓力有利于平衡向脫氫方向移動。 實(shí)驗(yàn)中加入惰性氣體

3、或減壓條件下進(jìn)行， 通常均使用水蒸氣作稀釋劑， 它可降低乙苯的分壓， 以提高平衡轉(zhuǎn)化率。 水蒸氣的加入還可向脫氫反應(yīng)提供部分熱量 , 使反應(yīng)溫度比較穩(wěn)定 , 能使反應(yīng)產(chǎn)物迅速脫離催化劑表面 , 有利于反應(yīng)向苯乙烯方向進(jìn)行 ; 同時還可以有利于燒掉催化劑表面的積碳。但水蒸汽增大到一定程度后， 轉(zhuǎn)化率提高并不顯著， 因此適宜的用量為：水：乙苯 1.2 2.6 ：1（質(zhì)量比）。2.2.3空速的影響乙苯脫氫反應(yīng)中的副反應(yīng)和連串副反應(yīng)，隨著接觸時間的增大而增大，產(chǎn)物苯乙烯的選擇性會下降， 催化劑的最佳活性與適宜的空速及反應(yīng)溫度有關(guān)， 本實(shí)驗(yàn)乙苯的液空速以 0.6 1h-1 為宜。2.2.4催化劑乙苯脫氫

4、技術(shù)的關(guān)鍵是選擇催化劑。此反應(yīng)的催化劑種類頗多，其中鐵系催化劑是應(yīng)用最廣的一種。以氧化鐵為主，添加鉻、鉀助催化劑，可使乙苯的轉(zhuǎn)化率達(dá)到 40，選擇性 90。在應(yīng)用中，催化劑的形狀對反應(yīng)收率有很大影響。小粒徑、低表面積、星形、十字形截面等異形催化劑有利于提高選擇性。為提高轉(zhuǎn)化率和收率， 對工業(yè)規(guī)模的反應(yīng)器的結(jié)構(gòu)要進(jìn)行精心設(shè)計。 實(shí)用效果較好的有等溫和絕熱反應(yīng)器。 實(shí)驗(yàn)室常用等溫反應(yīng)器， 它以外部供熱方式控制反應(yīng)溫度，催化劑床層高度不宜過長。三 實(shí)驗(yàn)裝置及儀器實(shí)驗(yàn)流程見圖 1。反應(yīng)器有石英玻璃管和不銹 鋼管式反應(yīng)器兩種，內(nèi)部中心軸向有測溫?zé)犭娕疾迦牍?，結(jié)構(gòu)如圖 2、圖 3。圖 1 實(shí)驗(yàn)裝置流程圖反

5、應(yīng)器有石英玻璃管和不銹 鋼管式反應(yīng)器兩種，內(nèi)部中心軸向有測溫?zé)犭娕疾迦牍埽Y(jié)構(gòu)如圖 2、圖 3。所用儀器如下：（1）柱塞式液體加料泵2臺；（2）氮?dú)怃撈?個；（3）注射器（ 10l ）1支；（4）色譜儀1臺；（5）取樣瓶5只；（6）分液漏斗1個；（7）反應(yīng)器及溫度控制儀1 套；（8）冷卻器1個；（9）氣液分離器1個；（10）儲液瓶2支；（11）催化劑20ml。四 實(shí)驗(yàn)步驟（1）組裝流程（將催化劑按圖 2、3 所示裝入反應(yīng)器內(nèi)），檢查各接口，試漏（空氣或氮?dú)猓?。?）檢查電路是否連接妥當(dāng)。（3）上述準(zhǔn)備工作完成后，開始升溫，預(yù)熱器溫度控制在 200 300。待反應(yīng)器溫度達(dá)到 200后，開始啟動注

6、水加料泵，同時調(diào)整流量（控制在0.3ml/min 以內(nèi)）持續(xù)升溫，溫度升至 500時，恒溫活化催化劑 3 個小時，此后逐漸升溫至 550，啟動乙苯加料泵。調(diào)節(jié)流量在水：乙苯 2： 1（體積比）范圍內(nèi)，并嚴(yán)格控制進(jìn)料速度使之穩(wěn)定。 反應(yīng)溫度控制在 550、575、600、625?？疾椴煌瑴囟认路磻?yīng)物的轉(zhuǎn)化率與產(chǎn)品的收率。（4）在每個反應(yīng)條件下穩(wěn)定 30 分鐘后，取 20 分鐘樣品二次，取樣時用分液漏斗分離水相， 用注射器進(jìn)樣至色譜儀中測定其產(chǎn)物組成。 分別稱量油相及水相重量，以便進(jìn)行物料恒算。（5）反應(yīng)完畢后停止加乙苯原料， 繼續(xù)通水維持 30 60 分鐘，以清除催化劑上的焦?fàn)钗?，使之再生后待?/p>

7、。（6）實(shí)驗(yàn)結(jié)束后關(guān)閉水、電。五數(shù)據(jù)記錄與處理根據(jù)實(shí)驗(yàn)內(nèi)容自行設(shè)計記錄表格，記錄實(shí)驗(yàn)數(shù)據(jù)：原始記錄室溫： 16大氣壓： 1.01325MPa時間預(yù)熱溫反應(yīng)溫水進(jìn)料量乙苯進(jìn)料量油層水層min度度(ml/h)(ml/h)（ g）（ g）14： 20200642.336183.39988.688314： 40200653.536183.30818.843315： 00200679.636182.59168.4567反應(yīng)乙苯進(jìn)精產(chǎn)品苯甲苯乙苯苯乙烯溫度料量含量質(zhì)量含量質(zhì)量含量質(zhì)量含量質(zhì)量(ml/h)gggg642.3180.460.01560.610.020734.741.181164.192.182

8、3653.5180.350.01162.090.069124.800.820472.762.4070679.6183.070.07966.250.162013.800.357676.881.9924以 642.3 數(shù)據(jù)計算為例乙苯轉(zhuǎn)化率 =1-34.74 =65.26 64.19苯乙烯選擇性 =65.26 × 100 =98.36 苯乙烯收率 =0.6526 ×0.9836=0.6419數(shù)據(jù)處理如下表 :溫度轉(zhuǎn)化率選擇性收率642.365.26%98.36%0.6419653.575.20%96.75%0.7276679.686.20%89.19%0.7688錯誤！未找到引用源。六 結(jié)果分析乙苯脫氫生成苯乙烯和氫氣是一個可逆的強(qiáng)烈吸熱反應(yīng)，其反應(yīng)如下：主反應(yīng)CHCHC6HCH+H26525523副反應(yīng)C6H5C2H5C6H6 + C 2H4C2H4+H2C2H6H+CHCHCH + H2C66525626C6H5C2H5C6H5CH3+ CH4溫度升高有利于主反應(yīng)的進(jìn)行，轉(zhuǎn)化率明顯升高；由于副反應(yīng)的存在，溫度升高有利于副反應(yīng)的進(jìn)行，選擇性降低。附錄（1）色譜儀使用方法實(shí)驗(yàn)采用雙氣路恒溫型熱導(dǎo)檢測器氣相色譜儀進(jìn)行乙苯及其反應(yīng)后的產(chǎn)物分析。色譜條件如