乙醇催化脫水制乙烯

1、乙醇催化脫水制乙烯,畢業(yè)答辯,乙醇催化脫水制乙烯簡易法,在實驗室中,以乙醇脫水制備乙烯,一般使用液體型催化脫水劑和固體接觸催化劑二種。屬于液體型催化脫水劑中,濃硫酸的使用較為普遍。即是將一份乙醇和三份濃硫酸混合,于170℃反應(yīng)來實現(xiàn)的。但是生成物中乙烯產(chǎn)量較低,并付產(chǎn)相當(dāng)數(shù)量的乙醚以及二氧化硫。況且,象濃硫酸這樣的腐蝕性液體的存在,便給制備、演示等實驗操作帶來了若干缺點和不安全性。在固體型接觸催化劑中,常用的有活性氧化鋁和吸收(或懸浮)

2、在多孔性固體載體※1上的磷酸。(其它還有:高嶺土、陶土以及石墨等,于較高溫度下,也具有一定的催化脫水效能)二者催化脫水效能較高。利用它們對乙醇催化脫水生成乙烯的反應(yīng),是將乙醇的蒸氣與溫度為360℃—380℃的活性氧化鋁(或磷酸)接觸而完成的:,實驗室制法,在實驗室中,以乙醇脫水制備乙烯,一般使用液體型催化脫水劑和一固體接觸催化劑二種. 屬于液體型催化脫水劑中,濃硫酸的使用較為普遍。即是將一份乙醇和三份濃硫酸混合,于170℃反應(yīng)來實現(xiàn)的。

3、但是生成物中乙烯產(chǎn)量較低,并付產(chǎn)相當(dāng)數(shù)量的乙醚以及二氧化硫。況且,象濃硫酸這樣的,原材料簡介,1 乙醇乙醇的結(jié)構(gòu)簡式為C2H5OH，俗稱酒精，它在常溫、常壓下是一種易燃、易揮發(fā)的無色透明液體，它的水溶液具有特殊的、令人愉快的香味，并略帶刺激性。乙醇的用途很廣，可用乙醇來制造醋酸、飲料、香精、染料、燃料等。醫(yī)療上也常用體積分?jǐn)?shù)為70%——75%的乙醇作消毒劑等。 無色透明液體（純酒精），有特殊香味的氣味，易揮發(fā)。能與水、氯仿、乙醚、甲醇

4、、丙酮和其他多數(shù)有機(jī)溶劑混溶，相對密度(d15.56)0.816，密度是0.789g/cm^3,沸點是78.4℃，熔點是-114.3℃，易燃，蒸氣能與空氣形成爆炸性混合物，能與水以任意比互溶。,危險特征,本品易燃，其蒸氣與空氣可形成爆炸性混合物。遇明火、高熱能引起燃燒爆炸。與氧化劑接觸發(fā)生化學(xué)反應(yīng)或引起燃燒。在火場中，受熱的容器有爆炸的危險。其蒸氣比空氣重，能在較低處擴(kuò)散到相當(dāng)遠(yuǎn)的地方，遇明火會引著回燃。用途溶劑；有機(jī)合成；各種化合

5、物的結(jié)晶；洗滌劑；萃取劑；食用酒精可以勾兌白酒；用作粘合劑；硝基噴漆；清漆、化妝品、油墨、脫漆劑等的溶劑以及農(nóng)藥、醫(yī)藥、橡膠、塑料、人造纖維、洗滌劑等的制造原料、還可以做防凍劑、燃料、消毒劑等。75%（體積分?jǐn)?shù)）的乙醇溶液常用于醫(yī)療消毒。[2],成品乙烯性質(zhì),乙烯是由兩個碳原子和四個氫原子組成的化合物。兩個碳原子之間以雙鍵連接。乙烯廣泛存在于植物的各種組織、器官中，是由蛋氨酸在供氧充足的條件下轉(zhuǎn)化而成的。乙烯是合成纖維、合成橡膠、合

6、成塑料（聚乙烯及聚氯乙烯）、合成乙醇（酒精）的基本化工原料，也用于制造氯乙烯、苯乙烯、環(huán)氧乙烷、醋酸、乙醛、乙醇和炸藥等，尚可用作水果和蔬菜的催熟劑，是一種已證實的植物激素。乙烯是世界上產(chǎn)量最大的化學(xué)產(chǎn)品之一，乙烯工業(yè)是石油化工產(chǎn)業(yè)的核心，乙烯產(chǎn)品占石化產(chǎn)品的70%以上，在國民經(jīng)濟(jì)中占有重要的地位。世界上已將乙烯產(chǎn)量作為衡量一個國家石油化工發(fā)展水平的重要標(biāo)志之一。,物理性質(zhì),通常情況下，乙烯是一種無色稍有氣味的氣體，密度為1.25g/

7、L，比空氣的密度略小，難溶于水，易溶于四氯化碳等有機(jī)溶劑。外觀與性狀：無色氣體，略具烴類特有的臭味[1]。少量乙烯具有淡淡的甜味。吸收峰：吸收帶在遠(yuǎn)紫外區(qū)　　pH：水溶液是中性乙烯有4個氫原子的約束，碳原子之間以雙鍵連接。所有6個原子組成的乙烯是共面。H-C-C角是121.3°；H-C-H角是117.4 °，接近120 °，為理想sp 2混成軌域。這種分子也比較僵硬：旋轉(zhuǎn)C=C鍵是一個高吸熱過程，需

8、要打破π鍵，而保留σ鍵之間的碳原子。VSEPR模型為平面矩形 立體結(jié)構(gòu)也是平面矩形。雙鍵是一個電子云密度較高的地區(qū)，因而大部分反應(yīng)發(fā)生在這個位置。,化學(xué)性質(zhì),①常溫下極易被氧化劑氧化。如將乙烯通入酸性KMnO4溶液，溶液的紫色褪去，乙烯被氧化為二氧化碳，由此可用鑒別乙烯。②易燃燒，并放出熱量，燃燒時火焰明亮，并產(chǎn)生黑煙。CH2═CH2+3O2→2CO2+2H2O③烯烴臭氧化：CH2=CH2+O3，在鋅保護(hù)下水解→2HCHOC

9、H2=CH2+(1/2)O2—Ag、加熱，酸性水解→CH3—CHO加成反應(yīng)：CH2═CH2+Br2→CH2Br—CH2Br(常溫下使溴水褪色)加成反應(yīng)：有機(jī)物分子中雙鍵(或三鍵)兩端的碳原子與其他原子或原子團(tuán)直接結(jié)合生成新的化合物的反應(yīng)。加聚反應(yīng)： nCH2═CH2→-(CH2—CH2)- n (制聚乙烯)工業(yè)制法 乙烯制取方程式工業(yè)上所用的乙烯，主要是從石油煉制工廠和石油化工廠所生產(chǎn)的氣體里分離出來的。[6],乙醇催化脫

10、水制乙烯方案,一、實驗?zāi)康?二、實驗儀器和藥品 三、實驗原理 四、實驗步驟 五、反應(yīng)特點,實驗?zāi)康?掌握乙醇脫水實驗的反應(yīng)過程和反應(yīng)機(jī)理、特點，了解針對不同目的產(chǎn)物的反應(yīng)條件對正、副反應(yīng)的影響規(guī)律和生成的過程。 學(xué)習(xí)氣固相管式催化反應(yīng)器的構(gòu)造、原理和使用方法，學(xué)習(xí)反應(yīng)器正常操作和安裝，掌握催化劑評價的一般方法和獲得

11、適宜工藝條件的研究步驟和方法。 學(xué)習(xí)動態(tài)控制儀表的使用，如何設(shè)定溫度和加熱電流大小，怎樣控制床層溫度分布。 學(xué)習(xí)氣體在線分析的方法和定性、定量分析，學(xué)習(xí)如何手動進(jìn)樣分析液體成分。 學(xué)習(xí)柱塞計量泵的原理和使用方法，學(xué)會使用濕式流量計測量流體流量。,實驗儀器和藥品,一、裝置 乙醇脫水固反應(yīng)器，氣相色譜及計算機(jī)數(shù)據(jù)采集和處理系統(tǒng)，柱塞計量泵。 二、物料 乙醇脫水催化劑，分析純乙醇（95%），蒸餾水。,實驗

12、原理,乙醇脫水生成乙烯和乙醚，是一個吸熱、分子數(shù)增不變的可逆反應(yīng)。提高反應(yīng)溫度、降低反應(yīng)壓力，都能提高反應(yīng)轉(zhuǎn)化率。乙醇脫水可生成乙烯和乙醚，但高溫有利于乙烯的生成，較低溫度時主要生成乙醚，有人解釋這大概是因為反應(yīng)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(jīng)失去質(zhì)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(jī)率增多，生成乙醚。有人認(rèn)為在生成產(chǎn)物的決定步驟中，生成乙烯要斷裂C-H鍵

13、，需要的活化能較高，所以要在高溫才有乙烯的生成。,,實驗步驟,1、催化劑的制備與活化 2、安裝實驗裝置 （1）凝液瓶稱重 （2）反應(yīng)管內(nèi)添催化劑，管外繞電阻絲。 （3）乙烯貯瓶量體積（4）安裝實驗裝置（5）試漏3、脫水反應(yīng) 其中包含置換、升溫、加料等等反應(yīng)。,反應(yīng)特點,乙醇在催化劑存在下受熱發(fā)生脫水反應(yīng)，既可分子內(nèi)脫水生成乙烯，也可分子間脫水生成乙醚。本實驗采用催化劑，在固定床反應(yīng)器中進(jìn)行乙醇脫水反應(yīng)研究，

14、通過改變反應(yīng)的進(jìn)料速度，可以得到不同反應(yīng)條件下的實驗數(shù)據(jù)，通過對氣體和液體產(chǎn)物的分析，可以得到在一定反應(yīng)溫度條件下的反應(yīng)最佳工藝條件和動力學(xué)方程。該反應(yīng)為微吸熱反應(yīng)，需在催化劑作用下進(jìn)行，催化劑為Al2O3，常壓下即可反應(yīng)，反應(yīng)溫度為330-340℃，反應(yīng)催化劑需階段性活化。 乙醇脫水屬于平行反應(yīng)。既可以進(jìn)行分子內(nèi)脫水生成乙烯，又可以進(jìn)行分子間脫水生成乙醚。一般而言，較高的溫度有利于生成乙烯，而較低的溫度有利于生成乙醚。

15、因此，對于乙醇脫水這樣一個復(fù)合反應(yīng)，隨著反應(yīng)條件的變化，脫水過程的機(jī)理也會有所不同。,成品乙烯,新鮮的乙醇原料經(jīng)加料漏斗加料管進(jìn)入管式反應(yīng)器，控制反應(yīng)溫度為330-340℃，在催化劑氧化鋁的作用下發(fā)生脫水反應(yīng)生成乙烯。產(chǎn)物經(jīng)冷凝器冷凝后進(jìn)入緩沖罐。頂部氣相產(chǎn)物乙烯經(jīng)由堿洗瓶收集在乙烯貯槽中，液相產(chǎn)物水和未反應(yīng)的原料乙醇由下方采出,乙醇催化脫水制乙烯歷史背景,工業(yè)上乙醇脫水制乙烯已有較悠久的歷史。早在13世紀(jì)，人們就知道了乙醇催化脫水可制

16、取乙烯。1797年，荷蘭化學(xué)家發(fā)現(xiàn)了Al2O3對乙醇脫水有催化作用， 目前，該催化劑一直還在乙醇脫水工業(yè)裝置上使用。國內(nèi)外對于乙醇脫水制乙烯的工藝研究主要集中在研制高效催化劑和反應(yīng)器上。對于催化劑的研究有兩個方向：一是對傳統(tǒng)Al2O3催化劑的改進(jìn)，主要是添加一些金屬元素來增加活性，延長使用壽命；另一個方向是開發(fā)活性較高的分子篩催化劑。,實驗總結(jié),裝填催化劑時，一定要輕輕拍打，使之堆積密集。安裝流程是應(yīng)合理布局，管道連接盡量橫平豎直。