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反應(yīng)精餾實驗裝置在催化反應(yīng)中的實際應(yīng)用

時間:2014-4-21閱讀:3795
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反應(yīng)精餾是精餾技術(shù)中的一個特殊領(lǐng)域。在操作過程中,化學反應(yīng)與分離同時進行,故能顯著提高總體轉(zhuǎn)化率,降低能耗。此法在酯化、醚化、酯交換、水解等化工生產(chǎn)中得到應(yīng)用,而且越來越顯示其*性。

(一)實驗?zāi)康?/span>

    1、了解反應(yīng)精餾是既服從質(zhì)量作用定律又服從相平衡規(guī)律的復(fù)雜過程。

    2、掌握反應(yīng)精餾的操作。

    3、能進行全塔物精衡算和塔操作的過程分析。

    4、了解反應(yīng)精餾與常規(guī)精餾的區(qū)別。

    5、學會分析塔內(nèi)物料組成

(二)實驗原理

    反應(yīng)精餾過程不同于一般精餾,它既有精餾的物理相變之傳遞現(xiàn)象,又有物質(zhì)變性的化學反應(yīng)現(xiàn)象。兩者同時存在,相互影響,使過程更加復(fù)雜。因此,反應(yīng)精餾對下列兩種情況特別適用:(1)可逆平衡反應(yīng)。一般情況下,反應(yīng)受平衡影響,轉(zhuǎn)化率只能維持在平衡轉(zhuǎn)化的水平;但是,若生成物中成低沸點或高沸點物質(zhì)存在,則精餾過程可使其連續(xù)地從系統(tǒng)中排出,結(jié)果超過平衡轉(zhuǎn)化率,大大提高了效率。(2)異構(gòu)體混合物分離。通常因它們的沸點接近,靠精餾方法不易分離提純,若異構(gòu)體中某組分能發(fā)生化學反應(yīng)并能生成沸點不同的物質(zhì),這時可在過程中得以分離。

對醇酸酯化反應(yīng)來說,適于*種情況。但該反應(yīng)若無催化劑存在,單獨彩反應(yīng)精餾操作也達不到分離的目的,這是因為反應(yīng)速度非常緩慢,故一般都用催化反應(yīng)方式。酸是有效的催化劑,常用硫酸。反應(yīng)隨酸濃度增高而加快,濃度在0.2~1.0%wt)。此外,還可用離子交換樹脂,重金屬鹽類和絲光沸石分子篩等固體催化劑。反應(yīng)精餾的催化劑用硫酸,是由于其催化作用不受塔內(nèi)溫度限制,在全塔內(nèi)都能能進行催化反應(yīng),而應(yīng)用固體催化劑則由于存在一個zui適宜的溫度,精餾塔本身難以達到此條件,故很難實現(xiàn)*化操作。本實驗是以酯化反應(yīng)為研究對象,如乙酸乙酯、乙酸已酯、乙酸甲酯等的合成?,F(xiàn)以醋酸和乙醇為原料、在酸催化劑作用下生成醋酸乙酯的可逆反應(yīng)為例說明一下反應(yīng)精餾實驗原理。反應(yīng)的化學方程式為:

 

          

    實驗的進料有兩種方式:一是直接從塔釜進料;另一種是在塔的某處進料。前者有間歇和連續(xù)式操作;后者只有連續(xù)式。本實驗用后一種方式進料,即在塔上部某處加帶有酸催化劑的醋酸,塔下部某處加乙醇。像沸騰狀態(tài)下塔內(nèi)輕組分逐漸向上移動,重組發(fā)向下移動。具體地說,醋酸從上段向下段移動,與向塔上段移動的乙醇接觸,在不同填料高度上均發(fā)生反應(yīng),生成酯和水。塔內(nèi)此時有4組元。由于醋酸在氣相中有締合作用,除醋酸外,其它三個組分形成三元或二元共沸物。水-酯,水-醇共沸物沸點較低,醇和酯能不斷地從塔頂排出。若控制反應(yīng)原料比例,可使某組分全部轉(zhuǎn)化。因此,可認為反應(yīng)精餾的分離塔也是反應(yīng)器。全過程可用物料衡算式和熱量衡算式描述。

 反應(yīng)精餾實驗裝置:參考http://www.zhongpukeji.com/lt135246-SonList-568426/

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