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、 实验原理
1. 实验仪器和药品：
乙醇脱水固定床反应器，精密微量液体泵，蠕动泵，锥形瓶，烧瓶。 气相色谱仪GC-910及计算机数据采集和处理系统： 载气1柱前压：0.06MPa 载气流量：36ml/min 载气2柱前压：0.07MPa 载气流量：28ml/min 桥电流：90mA 讯号衰减：1(而后调节为2) 柱箱温度： 气化室温度： 检测器温度：
ZSM-5型分子筛乙醇脱水催化剂，分析纯乙醇，纯乙醚，蒸馏水。
2. 反应机理：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。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，所以要在高温才有乙烯的生成。反应式如下： 主反应： 副反应：
3. 催化机理：ZSM-5分子筛，因其具有亲油疏水性，在催化脱水性能方面更具有
优势。[1]乙醇脱水生成乙烯主反应的机理主要有2种：生成乙醇盐中间体和生成碳正离子中间体。Kondo 等[2] 和Haw 等[3] 用红外光谱和核磁共振检测到在低温条件下分子筛上中间产物乙醇盐中间体，并提出了乙醇制乙烯反应在分子筛上的反应机理。图1为Kondo 等提出的反应机理与传统的碳正离子中间产物机理的对比图。
可看出，乙醇吸附在分子筛上，乙醇羟基上的氧原子和氢原子分别和分子筛上的氢原子和氧原子形成氢键，然后脱去一分子水形成乙醇盐中间体，最后生成乙烯分子，同时分子筛的B 酸质子恢复原位。Aronson 等 认为乙醇脱水制乙烯反应是碳正离子模型。
4. 实验过程原理：本实验采用ZSM －5分子筛为催化剂，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，通过改变反应温度和反应的进料速度，可以得到不同反应条件下的实验数据，通过对气体和液体产物的分析，可以得到反应的最佳工艺条件和动力学方程。A 、B 、ФPOOT 研究了在上乙醇脱水的动力学，导出了一级反应速度方程式：
其中：—乙醇的加料速度 —乙醇转化率
由作图，可得一条等温直线，其中的截距为。
在实验中，由于两个反应生成的产物乙醚和水留在了液体冷凝液中，而气体产物乙烯是挥发气体，进入尾气湿式流量计计量总体积后排出。
5. 设备原理：
a) 蠕动泵：目前作为商品出售的蠕动泵多为往复式柱塞泵。凸轮与连杆将电
机的圆周运动转变为柱塞杆的线性运动，在有单向阀的结构中，柱塞杆将常压下储液瓶中的流动相吸至泵腔后再送出，其耐压可达。泵头通常由两部分组成，单向阀和密封圈-柱塞杆。该单向阀一般由阀体、塑料或陶瓷阀座和红宝石球组成。在压力的作用下宝石球离开阀座，流动相流过单向阀；反之，在反向力的作用下，宝石球回到阀座上，此时流动相不再流过单向阀。柱塞杆与密封圈：柱塞杆在泵头内做前后的往复运动，完成将流动相吸入泵头然后再输出的过程。
b) 湿式流量计：湿式流量计的构造如图2，流量计内有一个转鼓，转鼓被分
为四个体积相等的气室A 、B 、C 、D ，当气体通过进气口10到湿式流量中心孔进入转鼓小室A ，在气体的推动下，转鼓便以顺时针的方向旋转，随着A 气室漂浮出水面而升高，B 气室因转鼓轴的移动而浸入水面，同时B 气室中气体从末端6排往空间5由出气口11导出，同时D 气室随之上升，气体开始进入D 气室。由于各小气室的容积是一定的，故转鼓每转动一周，所通过气体的体积是四个室容积的总和。由转鼓带动指针与计数器即可直接读出气体的体积流量。
图2 湿式流量计
c) 气相色谱法：气相色谱法是采用气体(载气) 作为流动相的一种色谱法。当
流动相携带混合物流经色谱柱中的固定相是，由于与固定相之间的作用力差异，因而使组分在柱内以不同的速度移动，依次流出色谱柱而得到分离。选用合适的检测器予以检测，可得到电信号随时间变化的流出曲线，即色谱图。根据色谱图中各组分色谱峰的出峰时间，可进行定性分析；根据峰面积或峰高，可进行定量分析。
d) 气相色谱仪：气相色谱仪的流程由六个部分组成，即气路系统、进样系
统、色谱分离系统、控温系统、检测系统、和数据处理系统。来自钢瓶的载气，依次流经减压阀、净化干燥器、稳定压阀、转子流量计和进样气化
室后，进入色谱柱。流出色谱柱的载气夹带分离后的样品，经检测器的检测后放空。检测器信号则送入数据处理系统记录并处理。
三、 实验步骤及流程简图
图3 实验流程图
1. 按照实验要求，将反应器加热温度设定为，预热器温度设定为。
2. 在温度达到设定值后，继续稳定分钟，然后开始加入乙醇，加料速度设定为 3. 反应进行10分钟后，正式开始实验。先换掉反应器下的吸收瓶，并换上清洗干
净的新瓶。记录湿式流量计的读数，应每隔一定时间记录反应温度和尾气流量等实验条件。
4. 每个流量反应30分钟，然后取出吸收瓶中的液体，用天平对液体产物准确称
重，并进行色谱分析。
5. 在实验期间配制合适浓度的水、无水乙醇、无水乙醚的标准溶液，并对标准溶
液进行色谱分析，以确定水、无水乙醇、无水乙醚的相对校正因子，为后续的反应残液的定量分析作准备。
6. 依次改变乙醇的加料速度为、，重复上述实验步骤，则得到不同加料速度下的
原料转化率、产物乙烯收率、副产物乙醚的生成速率等。
四、 实验现象及数据记录
表1 乙醇进料速度 1.2ml/min 时的原始数据表
表2 乙醇进料速度0.9ml/min 时的原始数据表
表3 乙醇进料速度 0.6ml/min时的原始数据表
表2 色谱分析条件
表4 配制标准溶液
表5 标准溶液第一次色谱分析
表6 标准溶液第二次色谱分析
表4 液相产品色谱分析结果
五、 数据处理
1. 质量相对校正因子的计算：
在标准溶液中: m 总=m 水+m 乙醇=3.44+14.94=18.38g 所以各质量分数为:
ω水=
3.44
⨯100%=18.72%
m 18.34总
m 乙醇14.94ω乙醇=⨯100%=⨯100%=81.46%
m 总18.34
⨯100%=
以水为基准物，求各物质质量相对校正因子 乙醇：f 乙醇1=
m 水
ω乙醇/A %乙醇81.46/75.9426
==1.3785
ω水/A %水18.72/24.0574
f 乙醇2=
ω乙醇/A %乙醇81.46/74.4281
==1.4951
ω水/A %水18.72/25.5719
乙醇的平均相对校正因子为： f 乙醇=
f 乙醇1+f 乙醇21.3785+1.4951
==1.437 22
表13 质量相对校正因子表
2. 各样品中组分的计算：
以乙醇速率为1.2ml/min时第一次分析数据计算为例：
ω水1=
=
A %水⨯f 水
A %水⨯f 水+A %乙醇⨯f 乙醇+A %乙醚⨯f 乙醚
⨯100%
1.000⨯14.55719
=11.09%
1.000⨯14.55719+1.437⨯67.25961+1.100⨯18.18320
ω水2=
=
A %水⨯f 水
A %水⨯f 水+A %乙醇⨯f 乙醇+A %乙醚⨯f 乙醚
⨯100%
1.000⨯14.47930
=11.04%
1.000⨯14.47930+1.437⨯67.34948+1.100⨯18.11074
ω水=
ω水1+ω水211.09+11.04
2
=
2
=11.06%
数据汇总表如下：
表14 产品组成
3. 产品的质量和气体流量的计算，及原料质量衡算:
以产品1(乙醇流率为1.2ml/min)数据计算为例： 产品1质量: m 1=m 总-m 瓶=84.64-56.96=27.68g 乙烯气体体积 : v 1=4142.487-4140.522=1.965L
PV 101325⨯1.965⨯10-3
==0.08036mol 乙烯物质的量 : n 乙烯=RT 8.314⨯298
乙烯气体质量 : m 乙烯=n 乙烯⨯M 乙烯=0.08036⨯28=2.25g 原料总质量 : m 1=F 1⨯t ⨯ρ无水乙醇=1.2⨯30⨯0.789=28.404g 同理，各产品质量数据表如下：
表15 产品质量数据表
4. 液体各组分物质的量计算：
以产品1(乙醇流率为1.2ml/min)为例： 水的物质的量 : n 水=
m 总⨯ω水
M 水
=
27.68⨯0.1106
=0.1701mol
18
乙醇的物质的量 ：n 1乙醇=
m 总⨯ω1乙醇27.68⨯0.7372
==0.4436mol
M 乙醇46
乙醚的物质的量 ：n 乙醚=
m 总⨯ω乙醚27.68⨯0.1522
==0.05693mol
M 乙醚74
产物中各组分的物质的量见下表：
表16 各产物物质的量
5. 各流速下转化率、乙烯收率、选择性：
以产品1(乙醇流率1.2ml/min)为例： 原料乙醇物质的量 : n 乙醇=
m 128.404
==0.6175mol M 乙醇46
乙醇转化率 : X 乙醇=
n 乙醇-n 1乙醇0.6175-0.4436
⨯100%=⨯100%=28.16%
n 乙醇0.6175
乙烯收率 ：Y 乙烯=
n 乙烯0.08036⨯100%=⨯100%=13.01% n 乙醇0.6175
选择性 ：S =
Y 乙烯13.01⨯100%=⨯100%=46.20% X 乙醇28.16
各流量结果如下表：
表17 各流量下的转化率和收率
6. 进料速度与反应结果：
六、 结果分析与讨论
由图3可知，随着进料速度的增大，反应的乙醇转化率、乙烯收率、乙烯选择性都减小。为方便分析，将反应器简化为管式反应器(PFR)，且忽略温度和生成气体体积对空时的影响。反应器中主要进行以下反应：
主反应：
副反应：
将两个反应看出基元反应，则有：
因此有
所以
可知当增大时，减小，即减小。所以当增加进料速度时，乙醇转化率减小，与实验结果相符。
又有
可知当增大时，因为减小，所以增大，进而减小。所以当增加进料速度时，乙烯的收率减小，与实验结果相符。
乙烯瞬时选择性为
可知，当增大时，减小，与实验结果相符。
七、 实验问题及思考
1. 乙醇反应转化率的提高和那些因素有关系？详细说明原因。
乙醇的转化率和温度、压力、工艺过程、停留时间、催化剂的选择有关。温度、压力影响反应平衡和动力性性质；工艺过程从根本上改变反应；空速影响反应时间；催化剂的孔结构、结晶度、比表面积以及表面酸量，及活性位和分子扩散影响反应。
2. 怎样计算乙烯收率和选择性？应如何提高生成乙烯的选择性？
计算过程见第五节。可以通过提高温度和催化剂种类提高生成乙烯的选择性。
3. 改变气相色谱的柱箱温度对分离效果有什么影响？怎样确定最适宜的分析条
件？
降低柱温可以提高色谱柱的选择性，提高柱温可以加快传质，缩短分离时间，提高柱效。实际工作中，试样的沸点是选择柱温的主要依据。
4. 怎样对液体产物进行定性分析？
根据色谱图中各组分色谱峰的出峰时间，可进行定性分析。
5. 怎样对液体产物定量分析？如何求取校正因子？
根据峰面积或峰高，可进行定量分析。校正因子求法见第五节。
6. 怎样对整个反应过程进行物料恒算？应该注意哪些问题？
应该注意流股，以及流股的温度、组成、流量。
八、 参考文献
[1] 李萌萌，董秀芹，余英哲，张敏华，乙醇制乙烯催化剂P 改性ZSM ．5的研究进展，化学工业与工程，第28卷，第6期，2011年11月。CHEMICAL INDUSTRY AND ENGINEERING，V01．28 No.6，NOV ． 2011。
[2] KONDO J N，ITO K，YODA E， et a1． An ethoxy intermediate in
ethanol dehydration on brϕnsted acid sites in zeolite[J]．J Phys Chem B，2005，109：10 969—10 972
[3] HAW J F，NICHOLAS J B，SONG W ，et a1． Roles for cyclopentenyl cations in the synthesis of hydrocarbons from methanol on zeolite catalyst HZSM 一5[J]．J Am Chem Soc，2000，122：4 763—4 775
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、 实验原理
1. 实验仪器和药品：
乙醇脱水固定床反应器，精密微量液体泵，蠕动泵，锥形瓶，烧瓶。 气相色谱仪GC-910及计算机数据采集和处理系统： 载气1柱前压：0.06MPa 载气流量：36ml/min 载气2柱前压：0.07MPa 载气流量：28ml/min 桥电流：90mA 讯号衰减：1(而后调节为2) 柱箱温度： 气化室温度： 检测器温度：
ZSM-5型分子筛乙醇脱水催化剂，分析纯乙醇，纯乙醚，蒸馏水。
2. 反应机理：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。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，所以要在高温才有乙烯的生成。反应式如下： 主反应： 副反应：
3. 催化机理：ZSM-5分子筛，因其具有亲油疏水性，在催化脱水性能方面更具有
优势。[1]乙醇脱水生成乙烯主反应的机理主要有2种：生成乙醇盐中间体和生成碳正离子中间体。Kondo 等[2] 和Haw 等[3] 用红外光谱和核磁共振检测到在低温条件下分子筛上中间产物乙醇盐中间体，并提出了乙醇制乙烯反应在分子筛上的反应机理。图1为Kondo 等提出的反应机理与传统的碳正离子中间产物机理的对比图。
可看出，乙醇吸附在分子筛上，乙醇羟基上的氧原子和氢原子分别和分子筛上的氢原子和氧原子形成氢键，然后脱去一分子水形成乙醇盐中间体，最后生成乙烯分子，同时分子筛的B 酸质子恢复原位。Aronson 等 认为乙醇脱水制乙烯反应是碳正离子模型。
4. 实验过程原理：本实验采用ZSM －5分子筛为催化剂，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，通过改变反应温度和反应的进料速度，可以得到不同反应条件下的实验数据，通过对气体和液体产物的分析，可以得到反应的最佳工艺条件和动力学方程。A 、B 、ФPOOT 研究了在上乙醇脱水的动力学，导出了一级反应速度方程式：
其中：—乙醇的加料速度 —乙醇转化率
由作图，可得一条等温直线，其中的截距为。
在实验中，由于两个反应生成的产物乙醚和水留在了液体冷凝液中，而气体产物乙烯是挥发气体，进入尾气湿式流量计计量总体积后排出。
5. 设备原理：
a) 蠕动泵：目前作为商品出售的蠕动泵多为往复式柱塞泵。凸轮与连杆将电
机的圆周运动转变为柱塞杆的线性运动，在有单向阀的结构中，柱塞杆将常压下储液瓶中的流动相吸至泵腔后再送出，其耐压可达。泵头通常由两部分组成，单向阀和密封圈-柱塞杆。该单向阀一般由阀体、塑料或陶瓷阀座和红宝石球组成。在压力的作用下宝石球离开阀座，流动相流过单向阀；反之，在反向力的作用下，宝石球回到阀座上，此时流动相不再流过单向阀。柱塞杆与密封圈：柱塞杆在泵头内做前后的往复运动，完成将流动相吸入泵头然后再输出的过程。
b) 湿式流量计：湿式流量计的构造如图2，流量计内有一个转鼓，转鼓被分
为四个体积相等的气室A 、B 、C 、D ，当气体通过进气口10到湿式流量中心孔进入转鼓小室A ，在气体的推动下，转鼓便以顺时针的方向旋转，随着A 气室漂浮出水面而升高，B 气室因转鼓轴的移动而浸入水面，同时B 气室中气体从末端6排往空间5由出气口11导出，同时D 气室随之上升，气体开始进入D 气室。由于各小气室的容积是一定的，故转鼓每转动一周，所通过气体的体积是四个室容积的总和。由转鼓带动指针与计数器即可直接读出气体的体积流量。
图2 湿式流量计
c) 气相色谱法：气相色谱法是采用气体(载气) 作为流动相的一种色谱法。当
流动相携带混合物流经色谱柱中的固定相是，由于与固定相之间的作用力差异，因而使组分在柱内以不同的速度移动，依次流出色谱柱而得到分离。选用合适的检测器予以检测，可得到电信号随时间变化的流出曲线，即色谱图。根据色谱图中各组分色谱峰的出峰时间，可进行定性分析；根据峰面积或峰高，可进行定量分析。
d) 气相色谱仪：气相色谱仪的流程由六个部分组成，即气路系统、进样系
统、色谱分离系统、控温系统、检测系统、和数据处理系统。来自钢瓶的载气，依次流经减压阀、净化干燥器、稳定压阀、转子流量计和进样气化
室后，进入色谱柱。流出色谱柱的载气夹带分离后的样品，经检测器的检测后放空。检测器信号则送入数据处理系统记录并处理。
三、 实验步骤及流程简图
图3 实验流程图
1. 按照实验要求，将反应器加热温度设定为，预热器温度设定为。
2. 在温度达到设定值后，继续稳定分钟，然后开始加入乙醇，加料速度设定为 3. 反应进行10分钟后，正式开始实验。先换掉反应器下的吸收瓶，并换上清洗干
净的新瓶。记录湿式流量计的读数，应每隔一定时间记录反应温度和尾气流量等实验条件。
4. 每个流量反应30分钟，然后取出吸收瓶中的液体，用天平对液体产物准确称
重，并进行色谱分析。
5. 在实验期间配制合适浓度的水、无水乙醇、无水乙醚的标准溶液，并对标准溶
液进行色谱分析，以确定水、无水乙醇、无水乙醚的相对校正因子，为后续的反应残液的定量分析作准备。
6. 依次改变乙醇的加料速度为、，重复上述实验步骤，则得到不同加料速度下的
原料转化率、产物乙烯收率、副产物乙醚的生成速率等。
四、 实验现象及数据记录
表1 乙醇进料速度 1.2ml/min 时的原始数据表
表2 乙醇进料速度0.9ml/min 时的原始数据表
表3 乙醇进料速度 0.6ml/min时的原始数据表
表2 色谱分析条件
表4 配制标准溶液
表5 标准溶液第一次色谱分析
表6 标准溶液第二次色谱分析
表4 液相产品色谱分析结果
五、 数据处理
1. 质量相对校正因子的计算：
在标准溶液中: m 总=m 水+m 乙醇=3.44+14.94=18.38g 所以各质量分数为:
ω水=
3.44
⨯100%=18.72%
m 18.34总
m 乙醇14.94ω乙醇=⨯100%=⨯100%=81.46%
m 总18.34
⨯100%=
以水为基准物，求各物质质量相对校正因子 乙醇：f 乙醇1=
m 水
ω乙醇/A %乙醇81.46/75.9426
==1.3785
ω水/A %水18.72/24.0574
f 乙醇2=
ω乙醇/A %乙醇81.46/74.4281
==1.4951
ω水/A %水18.72/25.5719
乙醇的平均相对校正因子为： f 乙醇=
f 乙醇1+f 乙醇21.3785+1.4951
==1.437 22
表13 质量相对校正因子表
2. 各样品中组分的计算：
以乙醇速率为1.2ml/min时第一次分析数据计算为例：
ω水1=
=
A %水⨯f 水
A %水⨯f 水+A %乙醇⨯f 乙醇+A %乙醚⨯f 乙醚
⨯100%
1.000⨯14.55719
=11.09%
1.000⨯14.55719+1.437⨯67.25961+1.100⨯18.18320
ω水2=
=
A %水⨯f 水
A %水⨯f 水+A %乙醇⨯f 乙醇+A %乙醚⨯f 乙醚
⨯100%
1.000⨯14.47930
=11.04%
1.000⨯14.47930+1.437⨯67.34948+1.100⨯18.11074
ω水=
ω水1+ω水211.09+11.04
2
=
2
=11.06%
数据汇总表如下：
表14 产品组成
3. 产品的质量和气体流量的计算，及原料质量衡算:
以产品1(乙醇流率为1.2ml/min)数据计算为例： 产品1质量: m 1=m 总-m 瓶=84.64-56.96=27.68g 乙烯气体体积 : v 1=4142.487-4140.522=1.965L
PV 101325⨯1.965⨯10-3
==0.08036mol 乙烯物质的量 : n 乙烯=RT 8.314⨯298
乙烯气体质量 : m 乙烯=n 乙烯⨯M 乙烯=0.08036⨯28=2.25g 原料总质量 : m 1=F 1⨯t ⨯ρ无水乙醇=1.2⨯30⨯0.789=28.404g 同理，各产品质量数据表如下：
表15 产品质量数据表
4. 液体各组分物质的量计算：
以产品1(乙醇流率为1.2ml/min)为例： 水的物质的量 : n 水=
m 总⨯ω水
M 水
=
27.68⨯0.1106
=0.1701mol
18
乙醇的物质的量 ：n 1乙醇=
m 总⨯ω1乙醇27.68⨯0.7372
==0.4436mol
M 乙醇46
乙醚的物质的量 ：n 乙醚=
m 总⨯ω乙醚27.68⨯0.1522
==0.05693mol
M 乙醚74
产物中各组分的物质的量见下表：
表16 各产物物质的量
5. 各流速下转化率、乙烯收率、选择性：
以产品1(乙醇流率1.2ml/min)为例： 原料乙醇物质的量 : n 乙醇=
m 128.404
==0.6175mol M 乙醇46
乙醇转化率 : X 乙醇=
n 乙醇-n 1乙醇0.6175-0.4436
⨯100%=⨯100%=28.16%
n 乙醇0.6175
乙烯收率 ：Y 乙烯=
n 乙烯0.08036⨯100%=⨯100%=13.01% n 乙醇0.6175
选择性 ：S =
Y 乙烯13.01⨯100%=⨯100%=46.20% X 乙醇28.16
各流量结果如下表：
表17 各流量下的转化率和收率
6. 进料速度与反应结果：
六、 结果分析与讨论
由图3可知，随着进料速度的增大，反应的乙醇转化率、乙烯收率、乙烯选择性都减小。为方便分析，将反应器简化为管式反应器(PFR)，且忽略温度和生成气体体积对空时的影响。反应器中主要进行以下反应：
主反应：
副反应：
将两个反应看出基元反应，则有：
因此有
所以
可知当增大时，减小，即减小。所以当增加进料速度时，乙醇转化率减小，与实验结果相符。
又有
可知当增大时，因为减小，所以增大，进而减小。所以当增加进料速度时，乙烯的收率减小，与实验结果相符。
乙烯瞬时选择性为
可知，当增大时，减小，与实验结果相符。
七、 实验问题及思考
1. 乙醇反应转化率的提高和那些因素有关系？详细说明原因。
乙醇的转化率和温度、压力、工艺过程、停留时间、催化剂的选择有关。温度、压力影响反应平衡和动力性性质；工艺过程从根本上改变反应；空速影响反应时间；催化剂的孔结构、结晶度、比表面积以及表面酸量，及活性位和分子扩散影响反应。
2. 怎样计算乙烯收率和选择性？应如何提高生成乙烯的选择性？
计算过程见第五节。可以通过提高温度和催化剂种类提高生成乙烯的选择性。
3. 改变气相色谱的柱箱温度对分离效果有什么影响？怎样确定最适宜的分析条
件？
降低柱温可以提高色谱柱的选择性，提高柱温可以加快传质，缩短分离时间，提高柱效。实际工作中，试样的沸点是选择柱温的主要依据。
4. 怎样对液体产物进行定性分析？
根据色谱图中各组分色谱峰的出峰时间，可进行定性分析。
5. 怎样对液体产物定量分析？如何求取校正因子？
根据峰面积或峰高，可进行定量分析。校正因子求法见第五节。
6. 怎样对整个反应过程进行物料恒算？应该注意哪些问题？
应该注意流股，以及流股的温度、组成、流量。
八、 参考文献
[1] 李萌萌，董秀芹，余英哲，张敏华，乙醇制乙烯催化剂P 改性ZSM ．5的研究进展，化学工业与工程，第28卷，第6期，2011年11月。CHEMICAL INDUSTRY AND ENGINEERING，V01．28 No.6，NOV ． 2011。
[2] KONDO J N，ITO K，YODA E， et a1． An ethoxy intermediate in
ethanol dehydration on brϕnsted acid sites in zeolite[J]．J Phys Chem B，2005，109：10 969—10 972
[3] HAW J F，NICHOLAS J B，SONG W ，et a1． Roles for cyclopentenyl cations in the synthesis of hydrocarbons from methanol on zeolite catalyst HZSM 一5[J]．J Am Chem Soc，2000，122：4 763—4 775