乙醇脫水
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- 乙醇脫水 掌握乙醇脫水實驗的反應過程和反應機理、特點,了解針對不同目的產物的反應條件對正、副反應的影響規律和生成的過程。
學習氣固相管式催化反應器的構造、原理和使用方法,學習反應器正常操作和安裝,掌握催化劑評價的一般方法和獲得適宜工藝條件的研究步驟和方法。
學習動態控制儀表的使用,如何設定溫度和加熱電流大小,怎樣控制床層溫度分布。
學習氣體在線分析的方法和定性、定量分析,學習如何手動進樣分析液體成分。了解氣相色譜的原理和構造,掌握色譜的正常使用和分析條件選擇。
學習微量泵和蠕動泵的原理和使用方法,學會使用濕式流量計測量流體流量。
實驗儀器和藥品
乙醇脫水氣固反應器,氣相色譜及計算機數據采集和處理系統,精密微量液體泵(苯),蠕動泵(水)。
ZSM-5型分子篩乙醇脫水催化劑,化學純乙醇,蒸餾水。
實驗原理
乙烯是重要的基本有機化工產品。乙烯主要來源于石油化工,但是由乙醇脫水制乙烯在南非、非洲、亞洲的一些國家中仍占有重要地位。
乙醇脫水生成乙烯,是一個吸熱、分子數增多的可逆反應,生成乙醚是一個放熱、分子數不變的可逆反應。提高反應溫度、降低反應壓力,都能提高反應轉化率。乙醇脫水可生成乙烯和乙醚,但高溫有利于乙烯的生在,較低溫度時主要生成乙醚,有人解釋這大概是因為反應過程中生成的碳正離子比較活潑,尤其在高溫,它的存在壽命更短,來不及與乙醇相遇時已經失去質子變成乙烯.而在較低溫度時,碳正離子存在時間長些,與乙醇分子相遇的機率增多,生成乙醚。有人認為在生成產物的決定步驟中,生成乙烯要斷裂C—H 鍵,需要的活化能較高,所以要在高溫才有和于乙烯的生成。
乙醇在催化劑存在下受熱發生脫水反應,既可分子內脫水生成乙烯,也可分子間脫水生成乙醚。現有的研究報道認為,乙醇分子內脫水可看成單分子的消去反應,分子間脫水一般認為是雙分子的親核取代反應,這也是兩種相互競爭的反應過程,具體反應式如下:
C2H5OH(g)→ C2H4(g) + H2O(g)(1)
2C2H5OH(g)→ C2H5OC2H5(g)+H2O(g)(2)
目前,在工業生產方面,乙醚絕大多數是由乙醇在濃硫酸液相作用下直接脫水制得。但生產設備會受到嚴重腐蝕,而且排出的廢酸會造成嚴重的環境污染。因此,研究開發可以取代硫酸的新型催化體系已成為當代化工生產中普遍關注的問題。目前,在這方面的探索性研究已逐漸引起人們的注意,大多致力于固體酸催化劑的開發,主要集中在分子篩上,特別是ZSM-5分子篩。...