化学工艺实验技术 - 1 - 实验三 乙苯脱氢制苯乙烯 一．实验目的 1．掌握乙苯脱氢实验的反应过程和反应机理、特点，了解副反应和生成副产物的过程。 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。 3．自动控制仪表的使用，如何设定温度和加热电流大小。怎样控制床层温度分布。 4．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，学习如何手动进样分析液体成分。 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 乙苯脱氢气固反应器，气相色谱及计算机数据采集和处理系统，精密微量液体泵（苯），蠕动泵（水）。 乙苯脱氢催化剂，化学纯乙苯，蒸馏水。（分析纯苯，分析纯甲苯） 三．实验原理 乙苯脱氢生成苯乙烯和氢气是一个吸热、分子数增加的可逆反应。提高反应温度、降低反应压力，都能提高反应转化率。 乙苯脱氢生成苯乙烯反应转化率，不但受催化剂和工艺条件的限制，更受到热力平衡的限制。为了提高反应的单程转化率，在80 年代国外开发了乙苯脱氢—氢氧化新工艺。我国燕山石化公司也在2001 年首次采用了这种生产工艺。由于反应产物中的氢气可以和空气中的氧气发生氧化反应，这样就破坏了原来的化学平衡，使反应向着有利于生成苯乙烯的方向进行。同时，氢燃烧生成的热量，也正好用于反应物料的再加热，有利于节约能源，降低生产成本。 本实验仍然采用一步反应，即乙苯脱氢生成苯乙烯。该反应所用催化剂为α—Al2O3 上负载 Fe元素，然后烘干、活化，得到工业用催化剂。 乙苯脱氢生成苯乙烯过程，在水蒸气存在下，有以下反应： 主反应：C6H5C2H5→C6H5C2H3+H2 ⑴ 副反应：C6H5C2H5→C6H6+C2H4 ⑵ C6H5C2H5+ H2→C6H5CH3+CH4 ⑶ C+H2O→CO2+2H2 化学工艺实验技术 - 2 - CH4+H2O→CO+3H2 C2H4+2H2O→2CO+4H2 CO+ H2O→CO2+H2 在实验中，前两个副反应生成的产物苯和甲苯留在了液相冷凝液中，而其他几个副产物都是挥发气体，进入尾气湿式流量计计量总体积后排出。 不同反应温度下，反应⑴、⑵、⑶的反应热可以用下式估算： -△H1=-120679-4.56T（J/mol） ⑷ -△H2=-108750+7.95T（J/mol） ⑸ -△H3=53145+13.18T （J/mol） ⑹ 主反应乙苯脱氢的化学平衡方程式可以用下式来表示： LnKp=19.67-1.537×104/T-0.5223LnT ⑺ 乙苯脱氢反应的动力学模型可以用Carra 双曲模型： rSty=k1（PEB-Psty PH...
