乙苯脱氢制苯乙烯实验报告

实验13 乙苯脱氢制苯乙烯一．实验目的1．熟悉乙苯气相催化脱氢制备苯乙烯的过程，明确乙苯脱氢操作条件对产物收率的影响。

2．掌握反应温度控制和测量方法以及加料的控制与计量方法。

3．掌握反应产物的分析测试方法。

二．实验原理乙苯脱氢为可逆吸热反应：主反应: C 8H 10 C 8H 8 + H 2 △H 873K = 125 kJ/mol （2-13-１）除脱氢反应外，还发生一系列副反应，生成苯、甲苯、甲烷、乙烷、烯烃、焦油等，如：C 8H 10 C 6H 6+ C 2H 4 △H 873K = 102 kJ/mol （2-13-２）C 8H 10 + H 2 C 7H 8 + CH 4 △H 873K = - 64.4 kJ/mol （2-13-３） C 8H 10 + H 2 C 6H 6 + C 2H 6 △H 873K = - 41.8 kJ/mol （2-13-４） C 8H 10 8C + 5H 2 △H 873K = - 1.72kJ/mol （2-13-５） 乙苯脱氢反应是一个吸热、摩尔数增多并需要催化剂的复杂过程。

由于反应是吸热反应，随着温度的升高，脱氢反应加快，苯乙烯收率也迅速增加。

反应温度过高，脱氢反应加快，但苯乙烯收率增加变慢，即副反应大大加快，所以反应温度一般控制在550-610℃范围内。

反应（2-13-2）、（2-13-3）是两个主要的平行副反应，这两个副反应的平衡常数大于乙苯脱氢生成苯乙烯的平衡常数，因此，如果从热力学分析看，乙苯脱氢生产苯乙烯的可能性确实不大,所以要采用高选择性的催化剂，增加主反应的反应速率。

常用的乙苯气相催化脱氢制取苯乙烯的催化剂种类很多，通常是以铁(Fe 2O 3)为基础的多组分催化剂，助催化剂有钾（K 2O ），铬（Cr 2O 3）等。

本试验采用铁系催化剂作为乙苯气相脱氢制苯乙烯反应的催化剂。

乙苯气相脱氢制苯乙烯是一个摩尔数增多、体积增大的过程，因而在减压条件下进行对生成苯乙烯有利。

4.2 实验一 乙苯脱氢制苯乙烯一 实验目的（1）了解以乙苯为原料，氧化铁系为催化剂，在固定床单管反应器中制备苯乙烯的过程。

（2）学会稳定工艺操作条件的方法。

二 实验原理1．本实验的主副反应 主反应：副反应：在水蒸气存在的条件下，还可能发生下列反应：此外还有芳烃脱氢缩合苯乙烯聚合生成焦油和焦等。

这些连串副反应的发生不仅使反应的选择性下降，而且极易使催化剂表面结焦进而活性下降。

（1）影响本反应的因素 1）温度的影响乙苯脱氢反应为吸热反应，00>∆H，从平衡常数与温度的关系式20ln RT H T K pp ∆=⎪⎪⎭⎫ ⎝⎛∂∂可知，提高温度可增大平衡常数，从而提高脱氢反应的平衡转化率。

但是温度过高副反应增加，使苯乙烯选择性下降，能耗增大，设备材质要求增加，故应控制适宜的反应温度。

本实验的反应温度为：540~600℃。

2）压力的影响乙苯脱氢为体积增加的反应，从平衡常数与压力的关系式n p K K =γ∆⎪⎪⎭⎫⎝⎛∑i nP 总可知，当γ∆>时，降低总压总P 可使n K 增大，从而增加了反应的平衡转化率，故降低压力有利于平衡向脱氢方向移动。

本实验加水蒸气的目的是降低乙苯的分压，以提高平衡转化率。

较适宜的水蒸气用量为：水∶乙苯=1.5∶1（体积比）或8∶1（摩尔比）。

3）空速的影响乙苯脱氢反应系统中有平衡副反应和连串副反应，随着接触时间的增加，副反应也增加，苯乙烯的选择性可能下降，适宜的空速与催化剂的活性及反应温度有关，本实验乙苯的液空速以0.6h-1为宜。

（2）催化剂本实验采用氧化铁系催化剂其组成为：Fe2O3—CuO—K2O3—CeO2。

三预习与思考（1）乙苯脱氢生成苯乙烯反应是吸热还是放热反应？如何判断？如果是吸热反应，则反应温度为多少？实验室是如何来实现的？工业上又是如何实现的？（2）对本反应而言是体积增大还是减小？加压有利还是减压有利？工业上是如何来实现加减压操作的？本实验采用什么方法？为什么加入水蒸气可以降低烃分压？（3）在本实验中你认为有哪几种液体产物生成？哪几种气体产物生成？如何分析？四实验装置及流程见图4.2-1。

乙苯脱氢实验报告乙苯脱氢实验报告一、引言乙苯脱氢是一种重要的有机合成反应，通过去除苯环上的一个氢原子，将苯转化为苯乙烯。

苯乙烯是一种重要的化工原料，广泛应用于橡胶、塑料、染料等工业领域。

本实验旨在通过乙苯脱氢反应，探究其反应机理和影响因素。

二、实验方法1. 实验仪器和试剂本实验所需仪器包括反应釜、冷凝器、加热设备等。

实验所需试剂为乙苯、溴化镁、氯化铝等。

2. 实验步骤(1) 将乙苯与溴化镁、氯化铝加入反应釜中，并加热至反应温度。

(2) 在反应过程中，使用冷凝器对反应产物进行冷凝收集。

(3) 反应结束后，对收集到的产物进行分离纯化。

三、实验结果经过实验，我们得到了苯乙烯作为乙苯脱氢的主要产物。

通过分析收集到的产物，我们可以得到乙苯脱氢的反应方程式为：C6H5CH3 → C6H5CH=CH2 + H2四、实验讨论1. 反应机理乙苯脱氢反应的机理主要涉及两个步骤：脱氢和质子化。

首先，溴化镁和氯化铝作为催化剂，将乙苯中的氢原子脱去，形成苯乙烯中的双键。

其次，质子化反应发生，将苯乙烯中的双键质子化，生成稳定的苯乙烯分子。

2. 反应条件的影响乙苯脱氢反应的条件对反应速率和产物选择性有重要影响。

反应温度的提高可以加速反应速率，但过高的温度可能导致副反应的发生。

催化剂的选择和用量也会影响反应的效果，不同的催化剂对反应速率和产物选择性有不同的影响。

3. 改进方向为了提高乙苯脱氢反应的效率和产物纯度，可以考虑以下改进方向：(1) 寻找更有效的催化剂，提高反应速率和产物选择性。

(2) 优化反应条件，如温度、压力等，以提高反应效果。

(3) 对反应产物进行分离纯化，提高产物的纯度和收率。

五、结论通过乙苯脱氢实验，我们得到了苯乙烯作为主要产物。

乙苯脱氢反应的机理涉及脱氢和质子化两个步骤。

反应条件对反应速率和产物选择性有重要影响。

为了提高反应效率和产物纯度，可以优化催化剂选择、反应条件和分离纯化方法。

六、参考文献[1] Smith, M.B.; March, J. Advanced Organic Chemistry: Reactions, Mechanisms, and Structure. 6th ed.; Wiley: New York, 2007.[2] Morrison, R.T.; Boyd, R.N. Organic Chemistry. 6th ed.; Prentice Hall: Upper Saddle River, NJ, 1992.。

620℃
W% 1.83 1.60 45.63 50.95 质量/g 0.15 0.13 3.79 4.23
产品 苯 甲苯 乙苯 苯乙烯
乙苯脱氢制苯乙烯各结果表
反应温度/℃ 乙苯转化率 苯乙烯选择性 苯乙烯收率
560.7
61.7%
12.7%
7.8%
591.9
70%
21.8%
15.26%
621.3
78.1%
高温、低压有助于脱氢反应的进行
减压：高温下进行负压操作不安全，加入惰性气体（稀释剂，一般用 水蒸气）实现降低原料气分压的目的。
副反应
C2H5
+ C2H4
CH3
C2H5
+ 2H2
+ CH4
乙苯脱氢反应产 物称为脱氢液， 也称炉油，其组 成为：苯、甲苯、 乙苯、苯乙烯。
C2H5
+ 2H2
+ C2H6
C2H5
8C + 5H2
C2H5
+ 16H2O
8CO2 + 21H2
在700 ℃下，加氢裂解的 平衡常数Kp仍很大，故裂 解和加氢裂解反应比脱氢 反应有利，需高活性、高 选择性催化剂。
t/℃
乙苯脱氢主副反应平衡常数比较
4.实验方案
乙苯脱氢工艺条件
温度的影响 主反应：吸热反应 ，T↑ ， KP ↑ 副反应：裂解、 结焦，T ↑ ，有利于副反应，反应选择性变差
31.2%
24.37%
乙苯转化率、苯乙烯选择性、苯乙烯收率关系图
实验结论
通过实验，在压力一定的条件下随着温度的升高，乙 苯的转化率增大，苯乙烯的选择性不断提高
谢谢各位老师的指导和建议！