乙醇气相脱水制乙烯动力学(内循环无梯度)
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22.4L / mol n 乙烯=0.06429mol 0.9163=0.05890mol 同理可得：
n 乙醇=0.003103
n 水=0.002186
n 乙醚=0.00009267
液体中：
56.59 0.55
w 水=
=0.5192
56.59 0.55 43.02 0.67
同理可得：
w 乙醚=0.4808
95.98
46.45 0.03515
69.50 24.59 2.155 3.766
96.62
66.36 0.01675
59.08 38.42 0.7433 1.763
98.67
64.13 0.03238
54.62 43.76 0.4146 1.198
99.24
60.84 0.04605
CA
0.0002080 0.0001580 0.0001230 0.0004320 0.0002540 0.0002310 0.001462 0.0005890 0.0005340 0.0004270 0.0001470 0.00008210
反应温度 乙醇进料量
实验号
℃
ml/min
0.05
1
275.8
0.10
0.15
0.05
2
289.8
0.10
0.15
0.05
3
318.5
0.10
0.15
0.05
4
341.9
0.10
0.15
产物组成(mol%)
乙醇转化率 乙烯收率
γ
乙烯 水 乙醇 乙醚
%
%
6.719 27.23 0.9391 65.12
99.32
气 91.50 2.358 4.246 0.2151
0.672
液
63.79
36.18
0.27
341.9
气 92.99 2.583
液
86.31
1.751
0.2498 13.69
1.280 0.7100
气 95.89 2.07 1.089 0.5459
1.800
液
92.03
7.842
1.1800
2、数据处理
3．物料衡算
温度 265℃，流速 4ml/hr，ρ=0.789
半小时乙醇的量：4×0.5×0.789＝1.578(g)
乙烯生成速率由造膜流量计 10ml 为 92s
半小时乙烯的摩尔数： 10 / 92 60 30 0.008734 22400
总的摩尔数：
乙烯的摩尔数 乙烯组份
0.008734＝0.0413 0.2113
水，乙醇，乙醚的摩尔数分别为 0.0134，0.0151，0.0041 质量计算；乙烯质量＝原子量×摩尔数＝32×0.0087＝0.2795 水和乙醇，乙醚的质量分别为 0.2407，0.6975，0.3030 合计为：0.0087+0.2407+0.6975+0.303＝1.5206 与乙醇进料量基本平衡。
K
1.804 3.657 6.227 1.782 4.429 8.517 3.202 20.47 32.94 19.61 109.9 280.3
3、计算方法：
乙烯
乙醇
分子量
28
46
质量校正因子
0．585
0．64
摩尔校正因子
2．08
1．39
计算举例：以 318.5℃，0.15ml/min 为例：
乙醚 74
图2
试剂：无水乙醇―分析纯 分子筛催化剂：60～80 目，2.04g
三、实验方法及操作步骤
1、打开 H2 钢瓶使柱前压达到 0.5kg/cm2 确认色谱检测中载气通过后启动色 谱，柱温 110℃，汽化室 130℃，检测室温达到 120℃，待温度稳定后，打开热
导池微电流放大器开关，桥电流至 100mA。
2 1.5
1 0.5
0 0.0016
0.00165
0.0017
0.00175
0.0018
0.00185
由图得 lnK0＝－2 K0＝0.1353 斜率： 3.6120 (0.9214) 25185.555
0.001717 0.001897
E 25185.555 R E 25185.555 8.314 2.0939105 J/mol
4.437
以 1／T 为横坐标，以 lnK 为纵坐标作图
a=
1
0.001822
273.15 275.8
b=
1
0.001776
273.15 289.8
c=
1
0.001690
273.15 318.5
d=
1
0.001626
273.15 341.9
5 4.5
4 3.5
3 2.5
1 实验装置：本实验采用磁驱动内循环无梯度反应器，反应器见图 1，实验 流程如图 2。
主要设备结构如图2所示。
123 4 5 6 7 8 9 10 11 12 13
14 15 16
17
1-压片,2-催化剂,3-框压盖,4-浆叶,5-反应器外 筒, 6-加热炉,7-反应器内筒,8-法兰,9-压盖,10轴承, 11-冷却内筒,12-轴,13-内支撑筒,14-外支 撑筒, 15-反应磁钢架,16-底筒,17-磁力泵
2、在色谱仪升温的同时，打开反应器温度控制器开关，升温，同时向反应
器冷却水夹套通冷却水，并打开搅拌器，将转速调至 1000r/min－1500r/min
3、待反应温度稳定后，打开微量泵，以小流量向气化器内通入原料乙醇。
4、待气液分离器内出现液体，且湿度流量计指针开始转动时，按下述方法
取样分析：
① 记录下湿度流量计的读数，并放空气液分离器内的液体，开始计时，半
乙醇气相脱水制乙烯动力学
一、实验目的 1 通过乙醇气相催化脱水实验； 2 巩固所学的有关动力学方面的知识； 3 掌握获的反应动力学数据的方法和手段； 4 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； 5 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，提高自
已的实验技能。 二、实验装置反应试剂
0．67 0．91
水 18 0．55 3．03
a.
Xi
ci fm
m
cj fi
f 1
气体中：
X
乙烯＝
90.18
90.18 2.08 2.08＋2.298 3.03＋7.109
1.39＋0.3243
0.91
＝0.9163
同理可得：
X 乙醇=0.04827 X 水=0.03401 X 乙醚=0.001442 气体总 mol 数= 1.440L =0.06429mol
n 水= 2.070g 0.4822 =0.04529mol
18g / mol
同理可得:百度文库
n 乙醚=0.01020mol
由此可得产物总 mol 数＝0.06429+0.04529+0.01020=0.1198mol
产物中：
X乙烯＝
0.05890 0.1198
0.4917
同理可得：
X 乙醇=0.02591 X 水=0.3964 X 乙醚=0.08593 b.乙醇转化率
=
原料乙醇量 - 产物中乙醇量 原料乙醇量
0.15
30 0.789 0.003103 0.15 30 0.789
46
=95.98%
c.乙烯的收率=
生成的乙烯量 原料乙醇量
0.05890 28 0.15 30 0.789
＝46.45％
d.乙醇的进料速度= 0.15 60 0.7893＝0.1544mol/ hr 46
半小时的量
气 86.18 1.003 12.32 0.06785 0.068
液
6.684
93.10
1.065
289.8
气 81.30 1.212 17.06 0.06581
液
8.512
91.09
0.098 2.165
气 81.01 1.299 17.45 0.08171 0.164
液
8.792
90.76
h.将 K 取对数 lnK ，并取流量 2、4、6ml/hr 的 lnK 平均值计算和作图
ln
K1
0.59001.297 1.829 3
1.239
ln
K2
=
0.5777
1.488 3
2.142
1.403
ln
K3
1.164
3.019 3
3.495
2.559
ln K4
2.976 4.700 5.636 3
94.67
1.952g
气 84.60 1.007 13.91 0.05205 0.03L
0.15
液
3.911
95.69
3.225g
实验号 2 3 4
进料量 ml/min
0.05 0.10 0.15 0.05 0.10 0.15 0.05 0.10 0.15
反应温度 ℃
产物含量，wt％
乙烯
水 乙醇 乙醚
e.乙烯生成速率
＝
乙醇进料速率 乙烯收率＝ 催化剂用量
0.1544 0.4645＝0.03515/ 2.04
g
f.反应时乙醇的浓度
C
＝
A
PA RT
＝
0.08206（0.207235.9115＋318.5）＝0.
0005337
g.生成乙烯反应的速率常数 K 0.03515 65.86 CA 0.0005337
1、原始数据表：
进料量 反应温度
实验号
ml/min
℃
产物含量，wt％
乙烯
水 乙醇 乙醚
半小时的量
气 80.6 1.594 16.86 0.1117 0.033L
0.05
液
10.93
88.87
0.995g
气 82.31 1.286 15.92 0.06419 0.050L
1
0.10
275.8
液
5.102
六、讨论 1、本次实验用来巩固所学的有关动力学的知识，由实验证明该反应器是本
征反应。 2、本次实验在操作过程中，另取了 4 个点，得一直线。 3、由实验结果可以看出，升高反应温度，乙醇气相脱水制乙烯反应有利于
生成乙烯，不利于生成乙醚。最佳反应温度在 350℃左右。
图1.设备结构图图 1
7 3
13 16
19
TIC-控温;TT-测温；PI-压力计;V1-进气截止；V2-进气预热截止；K-阀箱产物流量调节；J-进液排放三通阀； 1-气体钢瓶；2－稳压阀；3-干燥器；4-过滤器；5-质量流量计；6-止逆阀；7－缓冲器；8－预热器；9-预热炉；10-反应器 11-反应炉；12-马达;13-冷凝器;14-气液分离器；15-取样器;16-转子流量计，17－湿式流量计；18-加料罐；19-加料泵
2.981 0.000752
5.511 14.54 0.7124 79.24
99.51
2.292 0.001157
5.058 11.52 0.5557 82.87
99.63
2.030 0.001536
12.94 16.84 1.994 68.23
98.46
6.096 0.001538
8.356 30.15 1.172 60.32
3.300
气 81.57 1.465 16.46 0.08825 0.408
液
16.24
83.5
0.6000
318.5
气 89.78 2.065
液
48.81
7.098
0.1551 51.09
0.984 0.9600
气 90.18 2.298 7.109 0.3243
1.440
液
56.59
43.02
1.570
小时后读出湿度流量计的读数，其差值即为半小时的尾气量。同时用取样瓶取出
气液分离器内的液体，称量其重量（此前要称好取样瓶的重量），其差值即为半
小时液体的量。
② 分别取样用色谱仪测出气体和液体中各组分的含量
5、在 250－380℃之间选取四个温度，改变三次进料速度，测定各种条件下
的数据。
6、实验完毕，先关反应器，后关冷却水。先关色谱仪，后关闭 H2 四、实验 四、记录与数据处理
98.97
4.453 0.002248
11.15 17.79 1.065 70.00
99.19
5.188 0.003927
52.63 16.78 7.099 23.50
91.78
37.10 0.009363
54.14 33.22 2.860 9.782
95.85
47.78 0.02413
49.17 39.64 2.591 8.593
n 乙醇=0.003103
n 水=0.002186
n 乙醚=0.00009267
液体中：
56.59 0.55
w 水=
=0.5192
56.59 0.55 43.02 0.67
同理可得：
w 乙醚=0.4808
95.98
46.45 0.03515
69.50 24.59 2.155 3.766
96.62
66.36 0.01675
59.08 38.42 0.7433 1.763
98.67
64.13 0.03238
54.62 43.76 0.4146 1.198
99.24
60.84 0.04605
CA
0.0002080 0.0001580 0.0001230 0.0004320 0.0002540 0.0002310 0.001462 0.0005890 0.0005340 0.0004270 0.0001470 0.00008210
反应温度 乙醇进料量
实验号
℃
ml/min
0.05
1
275.8
0.10
0.15
0.05
2
289.8
0.10
0.15
0.05
3
318.5
0.10
0.15
0.05
4
341.9
0.10
0.15
产物组成(mol%)
乙醇转化率 乙烯收率
γ
乙烯 水 乙醇 乙醚
%
%
6.719 27.23 0.9391 65.12
99.32
气 91.50 2.358 4.246 0.2151
0.672
液
63.79
36.18
0.27
341.9
气 92.99 2.583
液
86.31
1.751
0.2498 13.69
1.280 0.7100
气 95.89 2.07 1.089 0.5459
1.800
液
92.03
7.842
1.1800
2、数据处理
3．物料衡算
温度 265℃，流速 4ml/hr，ρ=0.789
半小时乙醇的量：4×0.5×0.789＝1.578(g)
乙烯生成速率由造膜流量计 10ml 为 92s
半小时乙烯的摩尔数： 10 / 92 60 30 0.008734 22400
总的摩尔数：
乙烯的摩尔数 乙烯组份
0.008734＝0.0413 0.2113
水，乙醇，乙醚的摩尔数分别为 0.0134，0.0151，0.0041 质量计算；乙烯质量＝原子量×摩尔数＝32×0.0087＝0.2795 水和乙醇，乙醚的质量分别为 0.2407，0.6975，0.3030 合计为：0.0087+0.2407+0.6975+0.303＝1.5206 与乙醇进料量基本平衡。
K
1.804 3.657 6.227 1.782 4.429 8.517 3.202 20.47 32.94 19.61 109.9 280.3
3、计算方法：
乙烯
乙醇
分子量
28
46
质量校正因子
0．585
0．64
摩尔校正因子
2．08
1．39
计算举例：以 318.5℃，0.15ml/min 为例：
乙醚 74
图2
试剂：无水乙醇―分析纯 分子筛催化剂：60～80 目，2.04g
三、实验方法及操作步骤
1、打开 H2 钢瓶使柱前压达到 0.5kg/cm2 确认色谱检测中载气通过后启动色 谱，柱温 110℃，汽化室 130℃，检测室温达到 120℃，待温度稳定后，打开热
导池微电流放大器开关，桥电流至 100mA。
2 1.5
1 0.5
0 0.0016
0.00165
0.0017
0.00175
0.0018
0.00185
由图得 lnK0＝－2 K0＝0.1353 斜率： 3.6120 (0.9214) 25185.555
0.001717 0.001897
E 25185.555 R E 25185.555 8.314 2.0939105 J/mol
4.437
以 1／T 为横坐标，以 lnK 为纵坐标作图
a=
1
0.001822
273.15 275.8
b=
1
0.001776
273.15 289.8
c=
1
0.001690
273.15 318.5
d=
1
0.001626
273.15 341.9
5 4.5
4 3.5
3 2.5
1 实验装置：本实验采用磁驱动内循环无梯度反应器，反应器见图 1，实验 流程如图 2。
主要设备结构如图2所示。
123 4 5 6 7 8 9 10 11 12 13
14 15 16
17
1-压片,2-催化剂,3-框压盖,4-浆叶,5-反应器外 筒, 6-加热炉,7-反应器内筒,8-法兰,9-压盖,10轴承, 11-冷却内筒,12-轴,13-内支撑筒,14-外支 撑筒, 15-反应磁钢架,16-底筒,17-磁力泵
2、在色谱仪升温的同时，打开反应器温度控制器开关，升温，同时向反应
器冷却水夹套通冷却水，并打开搅拌器，将转速调至 1000r/min－1500r/min
3、待反应温度稳定后，打开微量泵，以小流量向气化器内通入原料乙醇。
4、待气液分离器内出现液体，且湿度流量计指针开始转动时，按下述方法
取样分析：
① 记录下湿度流量计的读数，并放空气液分离器内的液体，开始计时，半
乙醇气相脱水制乙烯动力学
一、实验目的 1 通过乙醇气相催化脱水实验； 2 巩固所学的有关动力学方面的知识； 3 掌握获的反应动力学数据的方法和手段； 4 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； 5 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，提高自
已的实验技能。 二、实验装置反应试剂
0．67 0．91
水 18 0．55 3．03
a.
Xi
ci fm
m
cj fi
f 1
气体中：
X
乙烯＝
90.18
90.18 2.08 2.08＋2.298 3.03＋7.109
1.39＋0.3243
0.91
＝0.9163
同理可得：
X 乙醇=0.04827 X 水=0.03401 X 乙醚=0.001442 气体总 mol 数= 1.440L =0.06429mol
n 水= 2.070g 0.4822 =0.04529mol
18g / mol
同理可得:百度文库
n 乙醚=0.01020mol
由此可得产物总 mol 数＝0.06429+0.04529+0.01020=0.1198mol
产物中：
X乙烯＝
0.05890 0.1198
0.4917
同理可得：
X 乙醇=0.02591 X 水=0.3964 X 乙醚=0.08593 b.乙醇转化率
=
原料乙醇量 - 产物中乙醇量 原料乙醇量
0.15
30 0.789 0.003103 0.15 30 0.789
46
=95.98%
c.乙烯的收率=
生成的乙烯量 原料乙醇量
0.05890 28 0.15 30 0.789
＝46.45％
d.乙醇的进料速度= 0.15 60 0.7893＝0.1544mol/ hr 46
半小时的量
气 86.18 1.003 12.32 0.06785 0.068
液
6.684
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1.065
289.8
气 81.30 1.212 17.06 0.06581
液
8.512
91.09
0.098 2.165
气 81.01 1.299 17.45 0.08171 0.164
液
8.792
90.76
h.将 K 取对数 lnK ，并取流量 2、4、6ml/hr 的 lnK 平均值计算和作图
ln
K1
0.59001.297 1.829 3
1.239
ln
K2
=
0.5777
1.488 3
2.142
1.403
ln
K3
1.164
3.019 3
3.495
2.559
ln K4
2.976 4.700 5.636 3
94.67
1.952g
气 84.60 1.007 13.91 0.05205 0.03L
0.15
液
3.911
95.69
3.225g
实验号 2 3 4
进料量 ml/min
0.05 0.10 0.15 0.05 0.10 0.15 0.05 0.10 0.15
反应温度 ℃
产物含量，wt％
乙烯
水 乙醇 乙醚
e.乙烯生成速率
＝
乙醇进料速率 乙烯收率＝ 催化剂用量
0.1544 0.4645＝0.03515/ 2.04
g
f.反应时乙醇的浓度
C
＝
A
PA RT
＝
0.08206（0.207235.9115＋318.5）＝0.
0005337
g.生成乙烯反应的速率常数 K 0.03515 65.86 CA 0.0005337
1、原始数据表：
进料量 反应温度
实验号
ml/min
℃
产物含量，wt％
乙烯
水 乙醇 乙醚
半小时的量
气 80.6 1.594 16.86 0.1117 0.033L
0.05
液
10.93
88.87
0.995g
气 82.31 1.286 15.92 0.06419 0.050L
1
0.10
275.8
液
5.102
六、讨论 1、本次实验用来巩固所学的有关动力学的知识，由实验证明该反应器是本
征反应。 2、本次实验在操作过程中，另取了 4 个点，得一直线。 3、由实验结果可以看出，升高反应温度，乙醇气相脱水制乙烯反应有利于
生成乙烯，不利于生成乙醚。最佳反应温度在 350℃左右。
图1.设备结构图图 1
7 3
13 16
19
TIC-控温;TT-测温；PI-压力计;V1-进气截止；V2-进气预热截止；K-阀箱产物流量调节；J-进液排放三通阀； 1-气体钢瓶；2－稳压阀；3-干燥器；4-过滤器；5-质量流量计；6-止逆阀；7－缓冲器；8－预热器；9-预热炉；10-反应器 11-反应炉；12-马达;13-冷凝器;14-气液分离器；15-取样器;16-转子流量计，17－湿式流量计；18-加料罐；19-加料泵
2.981 0.000752
5.511 14.54 0.7124 79.24
99.51
2.292 0.001157
5.058 11.52 0.5557 82.87
99.63
2.030 0.001536
12.94 16.84 1.994 68.23
98.46
6.096 0.001538
8.356 30.15 1.172 60.32
3.300
气 81.57 1.465 16.46 0.08825 0.408
液
16.24
83.5
0.6000
318.5
气 89.78 2.065
液
48.81
7.098
0.1551 51.09
0.984 0.9600
气 90.18 2.298 7.109 0.3243
1.440
液
56.59
43.02
1.570
小时后读出湿度流量计的读数，其差值即为半小时的尾气量。同时用取样瓶取出
气液分离器内的液体，称量其重量（此前要称好取样瓶的重量），其差值即为半
小时液体的量。
② 分别取样用色谱仪测出气体和液体中各组分的含量
5、在 250－380℃之间选取四个温度，改变三次进料速度，测定各种条件下
的数据。
6、实验完毕，先关反应器，后关冷却水。先关色谱仪，后关闭 H2 四、实验 四、记录与数据处理
98.97
4.453 0.002248
11.15 17.79 1.065 70.00
99.19
5.188 0.003927
52.63 16.78 7.099 23.50
91.78
37.10 0.009363
54.14 33.22 2.860 9.782
95.85
47.78 0.02413
49.17 39.64 2.591 8.593