乙醇气相脱水制乙烯动力学实验

第1篇实验名称：制取乙烯实验日期：2023年X月X日实验目的：1. 学习实验室制取乙烯的方法。

2. 掌握乙醇脱水反应的原理和操作步骤。

3. 了解反应条件对产物的影响。

4. 培养实验操作技能和安全意识。

实验原理：乙醇在浓硫酸的催化作用下，加热至170℃左右时，会发生消去反应，生成乙烯和水。

反应方程式如下：\[ C_2H_5OH \xrightarrow{H_2SO_4, 170℃} C_2H_4 + H_2O \]实验仪器与试剂：1. 仪器：酒精灯、试管、试管夹、烧杯、铁架台、导管、集气瓶、橡胶塞、玻璃片、温度计。

2. 试剂：无水乙醇、浓硫酸、碎瓷片。

实验步骤：1. 取一支干燥的试管，加入约5ml无水乙醇。

2. 慢慢加入浓硫酸，边加边振荡，使混合液均匀。

3. 在试管中加入少量碎瓷片，防止暴沸。

4. 用橡胶塞密封试管，插入温度计，温度计的水银球应位于液面以下。

5. 将试管固定在铁架台上，用酒精灯加热，控制温度在170℃左右。

6. 观察反应现象，当观察到有气体产生时，将导管插入集气瓶中，收集乙烯气体。

7. 实验结束后，关闭酒精灯，将试管中的液体倒入烧杯中，用水冲洗试管。

8. 将收集到的乙烯气体用点燃的火柴检验，观察火焰的颜色和声音。

实验现象：1. 加热过程中，试管内出现大量气泡，表明有气体产生。

2. 集气瓶中收集到的气体，用火柴点燃，火焰明亮，伴有“嘭”的一声，表明气体为乙烯。

实验结果：1. 成功制取乙烯气体。

2. 实验过程中，温度控制在170℃左右，反应现象明显。

实验分析：1. 本实验成功制取了乙烯气体，验证了乙醇在浓硫酸催化下加热至170℃左右可以发生消去反应生成乙烯。

2. 实验过程中，温度对反应有重要影响，温度过高或过低都会影响产物的生成。

3. 实验过程中，应注意安全操作，避免发生意外。

实验总结：1. 本实验学习了实验室制取乙烯的方法，掌握了乙醇脱水反应的原理和操作步骤。

2. 通过实验，了解了反应条件对产物的影响，培养了实验操作技能和安全意识。

化工专业实验报告实验六乙醇气固催化脱水制乙烯姓名：XXX学号：XXXXXX班级：同组人：一实验目的1、掌握乙醇脱水实验的反应过程、实验流程和操作。

2、掌握乙醇气相脱水操作条件对产物收率的影响，学会获取稳定的工艺条件的方法。

3、了解固定床反应器的构造、原理和使用方法，学习反应器的正常操作和安装。

4、学习气相色谱在线分析的方法和定性、定量分析，学习如何手动进样分析液体成分。

了解气相色谱的原理和构造，掌握色谱的正常使用和分析条件选择。

5、学习微量泵的使用方法，学会使用湿式流量计测量流体流量。

二、实验原理乙醇脱水属于平行反应，即可进行分子内脱水生成乙烯，又可进行分子间脱水生成乙醚。

一般而言，较低的温度有利于生成乙醚，因此该复合反应条件改变，脱水机理也有不同。

采用浓硫酸、氧化铝和分子筛催化剂可以有下列反应过程产生：浓硫酸：2C2H5－OH C2H5OC2H5＋H2O（140℃）C2H5OH C2H4＋H2O（170℃）氧化铝：C2H5OH C2H4＋H2O（360℃）分子筛：C2H5OH C2H4＋H2O（300℃）随着温度升高，反应可得到足够多的乙烯转化，而乙醚的生成量较少。

乙烯是世界上产量最大的化学产品之一，乙烯工业是石油化工产业的核心，乙烯产品占石化产品的70%以上，在国民经济中占有重要的地位。

世界上已将乙烯产品作为衡量一个国家石油化工生产水平的重要标志之一。

主要用于制聚乙烯、聚氯乙烯、醋酸、高级醇等，还可用来催熟水果。

三、实验装置及流程图6-1 固定床反应装置实物图 VAVV 57151683TCITITCI-控温热电偶；TI-测温热电偶；PI-压力计; K-调节阀；V－截止阀；VA-调节阀；VB-安全阀；1-气体钢瓶；2-钢瓶减压阀；3-稳压阀；4-干燥器；5-过滤器；6-质量流量控制器；7,7'-取样器；8-预热炉；9-预热器；10-反应炉；11-固定床反应器；12-汽液分离器;13-冷凝器; 14-尾液收集器；15-转子流量计；16-湿式流量计; 17-加料罐；18-液体泵；PI9104TCI TCITCI6137'141812111217KPIVV57151683TCITI TCI-控温热电偶；TI-测温热电偶；PI-压力计; K-调节阀；V－截止阀；VA-调节阀；VB-安全阀；1-气体钢瓶；2-钢瓶减压阀；3-稳压阀；4-干燥器；5-过滤器；6-质量流量控制器；7,7'-取样器；8-预热炉；9-预热器；10-反应炉；11-固定床反应器；12-汽液分离器;13-冷凝器; 14-尾液收集器；15-转子流量计；16-湿式流量计; 17-加料罐；18-液体泵；PI9104TCI TCITCI6137'14181111217K PI图6-2 乙醇气固催化制备乙烯实验流程图本实验选用固定床反应器，凡是流体通过不动的固体物料所形成的床层而进行反应的装置都称作固定床反应器。

实验三乙醇脱水实验三乙醇气相脱水制乙烯反应动力学（本实验学时：7×1）实验室小型管式炉加热固定床、流化床催化反应装置是有机化工、精细化工、石油化工等部门的主要设备，尤其在反应工程、催化工程及化工工艺专业中使用相当广泛。

本实验是在固定床和流化床反应器中，进行乙醇气相脱水制乙烯，测定反应动力学参数。

固定床反应器内填充有固定不动的固体催化剂，床外面用管式炉加热提供反应所需温度，反应物料以气相形式自上而下通过床层，在催化剂表面进行化学反应。

流化床反应器内装填有可以运动的催化剂层，是一种沸腾床反应器。

反应物料以气相形式自下而上通过催化剂层，当气速达到一定值后进入流化状态。

反应器内设有档板、过滤器、丝网和瓷环（气体分布器）等内部构件，反应器上段有扩大段。

反应器外有管式加热炉，以保证得到良好的流化状态和所需的温度条件。

反应动力学描述了化学反应速度与各种因素如浓度、温度、压力、催化剂等之间的定量关系。

动力学在反应过程开发和反应器设计过程中起着重要的作用。

它也是反应工程学科的重要组成部分。

在实验室中，乙醇脱水是制备纯净乙烯的最简单方法。

常用的催化剂有：浓硫酸液相反应，反应温度约170℃。

三氧化二铝气－固相反应，反应温度约360℃。

分子筛催化剂气－固相反应，反应温度约300℃。

其中，分子筛催化剂的突出优点是乙烯收率高，反应温度较低。

故选用分子筛作为本实验的催化剂。

一、实验目的1、巩固所学有关反应动力学方面的知识。

2、掌握获得反应动力学数据的手段和方法。

3、学会实验数据的处理方法，并能根据动力学方程求出相关的动力学参数值。

4、熟悉固定床和流化床反应器的特点及多功能催化反应装置的结构和使用方法，提高自身实验技能。

二、实验原理乙醇脱水属于平行反应。

既可以进行分子内脱水生成乙烯，又可以进行分子间脱水生成乙醚。

一般而言，较高的温度有利于生成乙烯，而较低的温度有利于生成乙醚。

因此，对于乙醇脱水这样一个复合反应，随着反应条件的变化，脱水过程的机理也会有所不同。

实验三乙醇气相脱水制乙烯反应动力学（简易无梯度内循环）反应动力学描述了化学反应速度与各种因素如浓度、温度、压力、催化剂等之间的定量关系。

动力学在反应过程开发和反应器设计过程中起着重要的作用。

它也是反映工程学科的重要组成部分。

其中，分子筛催化剂的突出优点是乙烯收率高，反应温度较低。

故选用分子筛作为本实验的催化剂。

一．实验目的1．巩固所学有关反应动力学方面的知识。

2．掌握获得反应动力学数据的手段和方法。

3．熟悉内循环式无剃度反应器的特点及其它有关设备的使用方法，提高实验技能。

二．实验原理乙醇脱水属于平行反应，既可以进行分子内脱水生成乙烯，又可以进行分子间脱水生成乙醚。

一般而言，较高的温度有利于生成乙烯，而较低的温度有利于生成乙醚。

因此，对于乙醇脱水这样一个复合反应，随着反应条件的变化，脱水过程的机理也会有所不同。

借鉴前人在这方面所做的工作，将乙醇在分子筛催化剂作用下的脱水过程描述成：2C2H5OH→C2H5OC2H5+H2OC2H5OH→C2H4+H2O三．装置、流程及试剂1．装置本实验装置由三部分构成。

第一部分是由微量进料泵、氢气钢瓶、汽化器和取样六通阀组成的进料系统。

第二部分是反应系统，它是由一台内循环式无剃度反应器、温度控制器和显示仪表组成。

反应器的结构如图5－1所示。

图5-1无梯度反应器结构图1－直流电机；2－磁钢固定片；3－磁钢；4－上法兰；5－磁钢；6－磁钢固定片；7－轴承；8－密封垫片；9－冷却水夹套；10－反应器上部；11－轴承；12－密封垫片；13－密封垫片；14－反应器下部；15－旋转轴：16－反应器外壁；17－旋转叶片；18－催化剂及固定框；19－加热电炉；20－热电偶套管；21－进气口；22－出气口第三部分是取样和分析系统。

包括取样六通阀、产品收集器和在线气相色谱仪。

整套实验装置安装在一个实验柜中，操作方便。

2．流程实验流程见图5－2图5－2实验流程简图1－微量进料泵；2－氢气钢瓶；3－记录仪；4－气相色谱仪；5－汽化器；6－六通阀；7－冷凝器；8－温度控制仪；9－反应器；10－电机调速器；11－数字化温度显示器；12－恒温阀箱；13－色谱处理器3．试剂和催化剂：无水乙醇，优级纯；分子筛催化剂，60～80目，重3.0克。

化工专业实验报告实验名称：固定床乙醇脱水反应实验研究实验人员：同组人：实验地点：天大化工技术实验中心630 室实验时间：年月日班级/学号：级班学号：实验组号：指导教师：实验成绩：乙醇脱水反应研究实验一、实验目的1.掌握乙醇脱水实验的反应过程和反应机理、特点，了解针对不同目的产物的反应条件对正、副反应的影响规律和生成的过程；2.学习气固相管式催化反应器的构造、原理和使用方法，学习反应器正常操作和安装，掌握催化剂评价的一般方法和获得适宜工艺条件的研究步骤和方法；3.学习动态控制仪表的使用，如何设定温度和加热电流大小，怎样控制床层温度分布；4.学习气体在线分析的方法和定性、定量分析，学习如何手动进样分析液体成分。

了解气相色谱的原理和构造，掌握色谱的正常使用和分析条件选择；5.学习微量泵和蠕动泵的原理和使用方法，学会使用湿式流量计测量流体流量。

二、实验仪器和药品乙醇脱水气固反应器，气相色谱及计算机数据采集和处理系统，精密微量液体泵，蠕动泵。

ZSM-5型分子筛乙醇脱水催化剂，分析纯乙醇，蒸馏水。

三、实验原理乙醇脱水生成乙烯和乙醚，是一个吸热、分子数增多的可逆反应。

提高反应温度、降低反应压力，都能提高反应转化率。

乙醇脱水可生成乙烯和乙醚，但高温有利于乙烯的生在，较低温度时主要生成乙醚，有人解释这大概是因为反应过程中生成的碳正离子比较活泼，尤其在高温，它的存在寿命更短，来不及与乙醇相遇时已经失去质子变成乙烯．而在较低温度时，碳正离子存在时间长些，与乙醇分子相遇的机率增多，生成乙醚。

有人认为在生成产物的决定步骤中，生成乙烯要断裂C—H 键，需要的活化能较高，所以要在高温才有和于乙烯的生成。

乙醇在催化剂存在下受热发生脱水反应，既可分子内脱水生成乙烯，也可分子间脱水生成乙醚。

现有的研究报道认为，乙醇分子内脱水可看成单分子的消去反应，分子间脱水一般认为是双分子的亲核取代反应，这也是两种相互竞争的反应过程，具体反应式如下：C2H5OH → C2H4 + H2O (1)C2H5OH → C2H5OC2H5 +H2O (2)目前，在工业生产方面，乙醚绝大多数是由乙醇在浓硫酸液相作用下直接脱水制得。

验学 院： 化学工程学院专业：化学工程与工艺班 级：姓 名：学号指导教 师：日期：一、实验目的1、巩固所学的有关动力学方面的知识;2、掌握获得的反应动力学数据的方法和手段;3、 学会动力学数据的处理方法，根据动力学方程求出相应的参数值；4、熟悉内循环式无梯度反应器的特点以及其他有关设备的特点以及其它有关设备的使用方法，提高自己的实验技能。

二、实验原理乙醇脱水属于平等反应。

既可以进行分子内脱水成乙烯，乂可以分子间脱水生成乙瞇。

一般而言，较高的温度有利于生成乙烯，而较低的温度则有利于生成乙瞇。

较低温度：2C2H5OH t C2H5OC2H5+H2O较高温度：C2H5OH t C2H4十H2O三、实验装置、流程及试剂1、实验装置装置山三部分组成：第一部分是有微量进料泵，氢气钢瓶，汽化器和取样六通阀组成的系统；第二部分是反应系统，它是由一台内循环式无梯度反应器，温度控制器和显示仪表组成；笫三部分是取样和分析系统，包括六通阀，产品收集器和在线气相色谱信。

2、实验流程如下图所示:亠进诵圖阳1御mww嗣嘶亠气衣分麺目5竹尸妙材丰加三通那】・〜蔚2_起质闵8 3■仔雄計，一过翊8宁嗨充里计8「骇冲豁 _曲的腹$ 8-网AB】10-^S J ii-^Gap* 仔电：KH彌«：代上喙斑5；庚Tfi庄阀：心包更电申UHXHW内循环无梯度反应色谱实验装置流程示意图3、试剂和催化剂：无水乙醇，优级纯；分子筛催化剂，60〜80目，重3. Ogo四、实验步骤1、打开H2钢瓶使柱前压达到0. 5kg/cm2确认色谱检测中截气通过后启动色谱，柱温110°C,汽化室130°C,检测室温达到120°C,待温度稳定后，打开导热池一一微电流放大器开关，桥电流至100mA；2、在色谱仪升温的同时，开启阀恒温箱加热器升温至110°C,开启保温加热器升温至160 °C；3、打开反应器温度控制开关，升温，同时向反应器冷却水夹套通冷却水。

乙醇气相脱水制乙烯动力学实验乙醇气相脱水制乙烯动力学实验是一个研究乙醇脱水反应动力学的实验，该实验旨在探究反应条件对反应速率的影响，从而了解反应机理和动力学规律。

以下是实验的详细步骤和数据分析。

一、实验步骤1.准备实验装置：本实验采用气相反应装置，包括反应器、加热器、温度控制器、压力控制器、冷凝器、收集瓶等。

2.准备试剂：本实验采用95%乙醇作为原料，催化剂为酸性催化剂（如硫酸或磷酸）。

3.装填催化剂：将酸性催化剂装填到反应器中，确保催化剂表面平整。

4.添加原料：将95%乙醇加入到反应器中，确保液面在催化剂表面以上。

5.启动实验：开启加热器，将反应器加热到预设的反应温度，同时开启压力控制器，保持反应压力在预设值。

6.收集数据：在实验过程中，通过冷凝器收集反应产物，并记录不同时间下的产物产量。

7.实验结束：实验结束后，关闭加热器和压力控制器，取出产物进行分析。

二、数据分析1.产物分析：通过气质联用仪（GC-MS）对产物进行分析，确定产物种类及其含量。

2.动力学参数测定：根据实验数据，采用适当的动力学模型进行拟合，求得反应速率常数、活化能等动力学参数。

3.反应机理研究：结合产物分析和动力学参数测定结果，推断反应机理。

三、实验结果与讨论1.产物分析结果：实验结果表明，乙醇气相脱水制乙烯的主要产物为乙烯和水，其中乙烯的产量随反应时间的延长而增加。

2.动力学参数测定结果：通过拟合实验数据，得到反应速率常数为k=0.05min-1，活化能为Ea=300kJ/mol。

这些参数可以用于描述乙醇气相脱水制乙烯的动力学行为。

3.反应机理研究结果：结合产物分析和动力学参数测定结果，可以推断乙醇气相脱水制乙烯的反应机理为：乙醇在酸性催化剂的作用下脱去一分子水生成乙烯和水蒸气，整个反应过程包括扩散、吸附、反应和脱附等步骤。

其中，扩散和吸附是限制反应速率的步骤，而反应和脱附则相对较快。

四、结论本实验研究了乙醇气相脱水制乙烯的动力学行为，得到了反应速率常数和活化能等动力学参数，并确定了反应机理。

乙醇气相脱水制乙烯实验报告
乙醇气相脱水制乙烯实验报告
1. 引言
•介绍乙醇气相脱水制乙烯实验的背景和目的。

2. 实验方法
•列出实验所使用的仪器、试剂和设备。

•详细描述实验步骤，包括试验条件、操作流程等。

3. 实验结果
•描述实验过程中观察到的现象和数据。

•用表格或图表记录实验数据和实验结果。

•对实验结果进行分析和讨论。

4. 实验讨论
•分析实验结果并讨论实验所得结论的可靠性。

•探讨实验中可能存在的误差和改进方法。

•就实验方法和结果提出进一步的研究方向。

5. 结论
•总结实验的目的、方法和结果。

•对实验所得结论进行概括和归纳。

6. 参考文献
•列出实验报告中引用的相关文献。

以上是对实验报告的基本结构的一个大纲，可以根据实际情况进行具体的编写。

实验报告要清晰、准确地反映出实验的过程和结果，同时要有逻辑性和可读性。

实验六 乙醇气固相脱水制乙烯动力学实验一、实验目的1、熟悉内循环式无梯度反应器的特点以及其它有关设备的使用方法。

2、通过乙醇气固相催化脱水实验，巩固所学的有关动力学方面的知识。

3、掌握内循环式无梯度（全混流）反应器的设计方程。

4、掌握利用内循环式无梯度反应器获得反应动力学数据的方法和手段，巩固动力学数据的处理方法，并可根据动力学方程求出相应的参数值。

二、实验原理本实验采用磁驱动内循环无梯度反应器，催化剂颗粒置于不锈钢筐内，不锈钢筐置于反应器内腔，反应器整体置于恒温电炉中。

由于搅拌轮的推动作用,使气流强制循环，可使反应器内的反应混合物达到理想混合,即无浓度梯度和温度梯度，物料的流动方式近于全混流。

根据全混流反应器的设计方程可知，反应物的反应速率满足式（1）。

0mol-'=,()g hA A A F X r W ⋅ （1） 其中，F A 0——进料的摩尔流率，mol/h ；X A ——反应物A 的转化率； W ——催化剂质量，g ；-r A `——反应物A 的消耗速率，mol/(g ·h)。

由此可计算出反应物的反应速率。

通过调整进料速率，可以得到不同的反应物转化率（或反应器出口浓度），从而可得出反应速率常数k 与反应级数n 。

本实验的对象为乙醇脱水反应，该反应为平行反应，乙醇进行分子内脱水成乙烯，同时可能分子间脱水生成乙醚，参见式（2）和式（3）。

25252522C H OH C H OC H +H O → (2)25242C H OH C H +H O → (3)一般而言，较高的温度有利于生成乙烯，而较低的温度则有利于生成乙醚。

在给定温度压力条件下，在所述内循环无梯度反应器内，以60~80目分子筛为催化剂，在一定的乙醇进料速率下，进行乙醇脱水气固相反应。

利用六通阀对产物进行采样分析，得到各组分的色谱分析面积百分比。

利用表1所提供的校正因子按式(4)计算得出各组分的质量分数或摩尔分数。

固定床乙醇脱水制乙烯反应研究实验学校：齐齐哈尔大学化学学院：化学与化学工程学院班级：化工112 马林福，何青云，张杰化工113 贾楠，王丽博指导教师：***日期：2014年11月26日固定床乙醇脱水制乙烯反应研究实验贾楠，马林福，王丽博，何青云，张杰（齐齐哈尔大学化学与化学工程学院，161006）摘要：乙烯是重要的基本有机化工产品。

在固定床反应器中进行乙醇脱水反应研究，反应产物随着反应温度的不同，可以生成乙烯和乙醚。

温度越高，越容易生成乙烯，温度越低越容易生成乙醚。

实验中，通过改变反应的进料速度，可以得到不同反应条件下的实验数据，可以得到反应温度下的最佳工艺条件。

关键词：乙烯；进料速度；固定床反应器；最佳工艺条件；Abstract：Ethylene is an important basic organic chemical products.For ethanol dehydration reactionresearch in a fixed bed reactor,reaction products can be ethylene or ether with a different reaction temperature in a chemical reaction that the higher temperature,the more tend to generate ethylene and the lower temperature,the more tend to generate ether.By changing the speed of incoming materials of reactions,the experimental datas dissective to get the best process conditions are obtained in a different reaction condition.Key words：ethylene；feed rate；fixed bed reactor；the best process conditions1前言乙醇脱水生成乙烯和乙醚，是一个吸热、分子数增不变的可逆反应。

固定床乙醇脱水制乙烯反应研究实验学校：齐齐哈尔大学化学学院：化学与化学工程学院班级：化工112 马林福，何青云，张杰化工113 贾楠，王丽博指导教师：***日期：2014年11月26日固定床乙醇脱水制乙烯反应研究实验贾楠，马林福，王丽博，何青云，张杰（齐齐哈尔大学化学与化学工程学院，161006）摘要：乙烯是重要的基本有机化工产品。

在固定床反应器中进行乙醇脱水反应研究，反应产物随着反应温度的不同，可以生成乙烯和乙醚。

温度越高，越容易生成乙烯，温度越低越容易生成乙醚。

实验中，通过改变反应的进料速度，可以得到不同反应条件下的实验数据，可以得到反应温度下的最佳工艺条件。

关键词：乙烯；进料速度；固定床反应器；最佳工艺条件；Abstract：Ethylene is an important basic organic chemical products.For ethanol dehydration reactionresearch in a fixed bed reactor,reaction products can be ethylene or ether with a different reaction temperature in a chemical reaction that the higher temperature,the more tend to generate ethylene and the lower temperature,the more tend to generate ether.By changing the speed of incoming materials of reactions,the experimental datas dissective to get the best process conditions are obtained in a different reaction condition.Key words：ethylene；feed rate；fixed bed reactor；the best process conditions1前言乙醇脱水生成乙烯和乙醚，是一个吸热、分子数增不变的可逆反应。

实验乙醇气相脱水制乙烯一、实验目的了解以乙醇气相脱水进行制备乙烯的过程，学会设计实验流程和操作；1．掌握乙醇气相脱水操作条件对产物收率的影响，学会获取稳定的工艺条件之方法。

2．熟固定床反应器的特点以及其它有关设备的使用方法，提高自已的实验技能。

3．掌握色谱分析方法。

二、实验装置与反应试剂：1、实验装置：本实验采用管试炉加热固定床反应器，实验流程如图1-1，反应器见图1-2。

2、试剂：无水乙醇（分析纯）分子筛催化剂：60目~80目，填装量7克3、仪器：柱塞式液体加料泵1台氮气钢瓶（含减压阀）1个注射器（10μl）1支色谱仪1台取样瓶5只分液漏斗1个反应装置1套三、实验方法及操作步骤：1．组装流程（将催化剂按图1-2所示装入反应器内），检查各接口，试漏（空气或氮气）。

2．检查电路是否连接妥当。

上述准备工作完成后，开始升温，预热器温度控制在120℃。

待反应器温度达到165℃后，启动乙醇加料泵。

调节流量在10ml-40/hr范围内，并严格控制进料速度使之稳定。

在每个反应条件下稳定30分钟后，开始计下尾气流量和反应液体的质量，取气样和液样,用注射器进样至色谱仪中测定其产物组成。

3．在200℃~300℃之间选不同的温度，（改变三次进料速度）考查不同温度（及进料速度反应物的转化率与产品的收率。

4．反应结束后停止加乙醇原料，继续通冷却水维持30分钟～60分钟，以清除催化剂上的焦状物，使之再生后待用。

5．实验结束后关闭水、电源。

图1-1 固定床实验装置流程示意图表1-2 实验记录表Mf m-热导检测器的质量校正因子。

表1-3 数据处理五、思考题。