【正文】 生變化。4 / 75調(diào)節(jié)完畢載氣速度后，分別打開柱溫、汽化器、檢測器加熱開關(guān)，然后按下柱溫設(shè)定的琴鍵開關(guān)，調(diào)節(jié)旋鈕，使顯示窗口的柱溫設(shè)定為 140℃（可以根據(jù)出峰分離情況來調(diào)節(jié)） ，然后可以將琴鍵開關(guān)切換到顯示狀態(tài)，此時，能觀察到色譜柱箱的溫度會快速升高，否則，應(yīng)按色譜使用說明書檢查色譜保險和加熱電路。 試劑無水乙醇（分析純） ，含量 %；冰乙酸（分析純） ，含量 %；乙酸乙酯（分析純） ，含量 %；濃硫酸（化學(xué)純） ，含量﹥ %四、 實驗步驟打開色譜載氣的氫氣發(fā)生器。汽化室溫度 150℃，柱箱溫度 130~140℃，檢測器溫度 150℃，橋電流 140mA，衰減 1，進(jìn)樣量 。最后，在塔頂?shù)玫降亩际呛囊宜嵋阴ィ袝r候能自己分層，但通常是加入少量的水，使它們分層，上層就是乙酸乙酯，下層為含少量乙酸乙酯的水。本實驗是間歇式反應(yīng)精餾，在 500ml 間歇塔釜一次性加入原料的混合物和催化劑，然后加熱到反應(yīng)溫度進(jìn)行反應(yīng)。儀表采用 AI708 型，可以參加儀表使用說明書來調(diào)節(jié)或改變儀表設(shè)置，精餾段和提餾段各使用一塊儀表加熱。取樣口在常壓操作時使用，里面用硅膠墊密封，每取樣 20 次以上應(yīng)根據(jù)密封情況，檢查是否需要更換。反應(yīng)的化學(xué)方程式為 OHCHOCHC 2323233 ???2. 應(yīng)精餾塔原理反應(yīng)精餾塔用玻璃制成。本實驗為乙醇和乙酸的酯化反應(yīng)，一般情況下，反應(yīng)受平衡影響，轉(zhuǎn)化率最大只能是平衡轉(zhuǎn)化率，而實際反應(yīng)中只能維持在低于平衡轉(zhuǎn)化率的水平。學(xué)習(xí)用色譜分析，進(jìn)行定量和定性的方法，學(xué)會求取液相分析物校正因子及計算含量的方法和步驟。了解玻璃精餾塔的構(gòu)造和原理，學(xué)習(xí)反應(yīng)精餾玻璃塔的使用和操作，掌握反應(yīng)精餾操作的原理和步驟。學(xué)習(xí)用反應(yīng)工程原理和精餾塔原理，對精餾過程做全塔物料衡算和塔操作的過程分析。了解氣相色譜儀以及熱導(dǎo)池檢測器的原理，了解分離條件的選擇和確定。而在精餾塔中進(jìn)行的酯化反應(yīng)，往往因為生成物中有低沸點(diǎn)或高沸點(diǎn)物質(zhì)存在，而多數(shù)會和水形成最低共沸物，從而可以從精餾塔頂連續(xù)不斷的從系統(tǒng)中排出，使塔中的化學(xué)平衡發(fā)生變化，永遠(yuǎn)達(dá)不到化學(xué)平衡，從而導(dǎo)致反應(yīng)不斷進(jìn)行，不斷向右移動，最終的結(jié)果是反應(yīng)原料的總體轉(zhuǎn)化率超過平衡轉(zhuǎn)化率，大大提高了反應(yīng)效率和能量消耗。直徑 20~25mm，塔總高約 1400mm，填料高度約 1300mm，塔內(nèi)裝 * 不銹鋼 θ 網(wǎng)環(huán)型填料（316L） 。塔身外壁鍍有半導(dǎo)體金屬膜，用于控制塔身的散熱，并盡可能保持塔身和環(huán)境為絕熱狀態(tài)，保溫電流能使塔身的半導(dǎo)體加熱保溫。塔內(nèi)蒸汽到達(dá)塔頂后被冷凝器冷凝，頂氣相的溫度由儀表顯示。通常乙醇的摩爾數(shù)和乙酸摩爾數(shù)比為 ~:，濃硫酸加入量按應(yīng)加入乙酸理論重量的比例加入，一般在 ~%（wt） ，加入量越大，反應(yīng)速度越快。3. 色譜分析原理產(chǎn)物的分析由于比較復(fù)雜，含有多種成分，一般不能用滴定或折光儀分析，而采用氣2 / 75相色譜法。全塔物料總平衡如圖所示物料平衡方程如下：對第 j 塊理論板上的 i 組分進(jìn)行物料衡算如下：Lj1Xi,j1+Vj+1Yi,j+1+FjZj,i+Ri,j=VjYi,j+LjXi,j 2≤j≤n，i=1,2,3,4 (1)（1） 氣液平衡方程對平衡級上某組分 i 有如下平衡關(guān)系：Ki,j?Xi,jYi,j=0 (2) 每塊板上組成的總和應(yīng)符合下式： (3)???nijinijY1,1,。調(diào)節(jié)氫氣減壓閥的壓力為 ，檢查色譜后面的穩(wěn)壓閥是否打開并調(diào)到合適位置？此時，色譜儀前面的兩個壓力表應(yīng)該能調(diào)節(jié)到 左右。設(shè)定氣化室溫度為 140℃，檢測器溫度為 150℃，打開橋電流開關(guān)，并調(diào)節(jié)旋鈕，使橋電流為 140mA，信號衰減為 1。待色譜儀基線穩(wěn)定后，調(diào)節(jié)基線的位置在“0”以上。記錄實驗開始的時間，每隔 15 或 30 分鐘記錄各種實驗數(shù)據(jù)一次。打開回流比開關(guān)，設(shè)置回流比為 3，此時，能觀察到回流頭的擺錘開始來回擺動，有液體開始流到塔頂產(chǎn)品儲罐中，保持這個回流比操作 30 分鐘，然后把回流比改成 5。1將塔頂儲罐的產(chǎn)品倒入到燒杯里，加入 100ml 蒸餾水，充分震蕩，然后加入到分液漏斗中，放置在試管架上靜止分離 20~30 分鐘。1停止通冷卻水。將產(chǎn)品廢液收集到廢液瓶中，清洗各種玻璃儀器，結(jié)束全部實驗。表一：色譜分析條件原始數(shù)據(jù)記錄表室溫( ℃)室內(nèi)壓力(Mpa)色譜箱溫度℃汽化器溫度℃檢測器溫度℃橋電流 mA信號衰減表二：色譜分析標(biāo)樣混合物組成 x 原始記錄表i 組分項目水（ min）乙醇 ( min)乙酸 ( min)乙酸乙酯( min)標(biāo)樣重量 W （克）ix (重量 W %）ii第一次分析 A %i6 / 75第二次分析 A %i第三次分析 A %i表三：反應(yīng)溫度原始記錄表時間（min） 塔釜溫度℃ 塔頂溫度℃ 精餾段溫度℃ 提餾段溫度℃030607590105120135表四：餾出物組成原始數(shù)據(jù)表 組分 取樣位置水面積含量%乙醇面積含量% 乙酸面積含量% 乙酸乙酯面積含量%塔頂產(chǎn)品（第一次分析）塔頂產(chǎn)品（第二次分析）塔釜液相（第一次分析）塔釜液相（第二次分析）塔頂水相（第一次分析）7 / 75塔頂水相（第二次分析）表五：實驗結(jié)果數(shù)據(jù)記錄表塔釜產(chǎn)品重量（克） 塔頂產(chǎn)品重量（克） 塔頂水相重量（克）六、思考題怎樣改變色譜分析條件，才能使分析的峰形最好？反應(yīng)精餾的原料轉(zhuǎn)化率和收率受那些因素影響？如何改變實驗條件才能盡可能提高轉(zhuǎn)化率和收率？怎樣對反應(yīng)精餾塔做物料衡算？試舉例說明。３．學(xué)習(xí)自動控制儀表的使用，如何設(shè)定溫度和加熱電流大小。５． 學(xué)習(xí)微量泵和蠕動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。這些問題引起了化工學(xué)者的關(guān)注，著手開發(fā)可以取代硫酸的新型催化劑體系。國外主要采用乙烯水合法，其次采用乙醇氧化鋁催化脫水法來彌補(bǔ)。ZSM5 分子篩的催化性能：晶體具有均勻的孔結(jié)構(gòu)，孔徑的大小與通常分子相當(dāng)，它們具有很大的表面積，且表面極性很高，一些具有催化活性的金屬可以通過交換進(jìn)入ZSM5分子篩的內(nèi)部，然后還原為金屬元素狀態(tài)，可獲得較高的分散度，同時ZSM5分子篩骨架結(jié)構(gòu)的穩(wěn)定性很高。在分子篩上的裂解，異構(gòu)化，烴基化，歧化，水合和脫水等反應(yīng)均屬酸催化反應(yīng)。(2) 只有那些進(jìn)入孔后而又能再從孔中擴(kuò)散出來的分子，才可能作為產(chǎn)品出現(xiàn)。反應(yīng)機(jī)理：主反應(yīng)：CH 3CH2OH CH3CH2OCH2CH3+H2O副反應(yīng)：CH 3CH2OH CH2CH2+H2O在實驗中，由于反應(yīng)生成的產(chǎn)物乙醚和未反應(yīng)的乙醇留在了液體冷凝器中，而其他幾個副產(chǎn)物都是揮發(fā)氣體，進(jìn)入尾氣濕式流量計計量總體積后排出。四、實驗步驟：1. 準(zhǔn)備工作:(1).色譜連接: 檢查作為色譜載氣的氫氣鋼瓶或氮?dú)怃撈繅毫κ欠翊笥?,如果小于,要更換鋼瓶 .檢查無誤后,接好色譜載氣接口,處理好色譜尾氣接口,檢查色譜柱的連接情況.(2).催化劑的裝填:先準(zhǔn)備好催化劑,然后用干量筒量取催化劑 5ml,在精密天平上稱重并記錄 .根據(jù)反應(yīng)管11 / 75的內(nèi)徑,計算出 5ml 催化劑所占的高度,然后根據(jù)恒溫區(qū)曲線確定其在反應(yīng)管中的最好的裝填位置. 準(zhǔn)備 23mm 的碎瓷環(huán)（或顆粒度較大的石英砂）,瓷環(huán)或石英砂應(yīng)預(yù)先在稀鹽酸中浸泡，并經(jīng)過水洗、高溫?zé)Y(jié)，以除去催化活性.從裝置上拆下反應(yīng)管,在反應(yīng)器底部放入少量巖棉，然后放入適量高度的瓷環(huán)或石英砂(以確保催化劑處于恒溫區(qū)的最佳位置為準(zhǔn)), 準(zhǔn)確量取瓷環(huán)或石英砂高度并記錄 .再放入少量巖棉, 將稱量好的催化劑，緩慢、全部加入到反應(yīng)器中，并輕微震動，然后記錄催化劑高度，確定催化劑在反應(yīng)器內(nèi)裝填高度。液 體 從 泵 出 口 經(jīng) 三 通 閥 V5（ 三 通 閥 的 作 用 是 選 擇 排 氣 與 進(jìn) 料 ） 打 入 到 系 統(tǒng) 中進(jìn) 入 預(yù) 熱 器 預(yù) 熱 。 根據(jù)實驗要求,設(shè)定好流量即可,詳 細(xì) 的 泵 使 用 說 明 可 以 參 考 泵 使 用 說 明 書 。4. 打開鋼瓶開關(guān),調(diào)節(jié)鋼瓶輸出壓力為 Mpa,調(diào)節(jié)色譜兩通道壓力調(diào)節(jié)閥,控制尾氣12 / 75流量在 2030ml/min(用皂膜流量計和秒表校正 ). 5. 打開裝置總電源開關(guān),按照實驗要求，調(diào)整好色譜條件：載氣為氮?dú)猓?柱箱溫度：140℃進(jìn)樣器溫度：140℃， 檢測器溫度：150℃ ，色譜柱：乙醇脫水專用（Ф3m）6. 將反應(yīng)器加熱溫度設(shè)定為 260—380℃，預(yù)熱器溫度設(shè)定為 100℃（可以根據(jù)反應(yīng)器溫度的分配情況調(diào)節(jié)）閥箱溫度設(shè)定為 100℃。 20 分鐘后，正式開始實驗。11．改變反應(yīng)溫度，每次提高 20～30℃，重復(fù)上述實驗步驟，則得到不同反應(yīng)溫度下的原料轉(zhuǎn)化率、產(chǎn)物乙醚收率、副產(chǎn)物乙烯生成速率等，并根據(jù)動力學(xué)模型，可以得到反應(yīng)速率常數(shù)。13 / 75至少分析兩次所得液體產(chǎn)物的組成，并用校正因子校正所得的含量，對液體進(jìn)行物料恒算。3 ．回歸溫度和反應(yīng)平衡常數(shù)、反應(yīng)速率常數(shù)的關(guān)系式。膜分離法可用于液相和氣相。目前，在海水淡化、食品加工工業(yè)的濃縮分離、工業(yè)超純水制備、工業(yè)廢水處理待領(lǐng)域的應(yīng)用越來越多。 )()(39。A′—膜的水滲透系數(shù)（ ） ，g/cm 2料液在管中流動情況如圖所示。δ， 同 XA1 或 K 無關(guān)； （5） ，忽略軸向混合擴(kuò)散。???可推出 （2）hVxW31?實際工作中更關(guān)心的是回收率， ，因此需要將式（1）和式（2）轉(zhuǎn)化為0u???Δ、 c1 的方程。 0IT?KCLlog A:測得 K ？ C 待求？ L ？A其中：T 投射比 I0 入射比強(qiáng)度I 透射光強(qiáng)度 A 吸光度K 吸收系數(shù) L 溶液的光經(jīng)長度C 溶液的濃度由以上公式可以看出，當(dāng)入射光/吸收系數(shù)和溶液的光經(jīng)長度不變時，透射光是根據(jù)溶液的濃度而變化的。流程中，漏斗為膜組件加保護(hù)液（5%甲醛溶液）用；貯罐為放出保護(hù)液的接收容器；過濾器—聚丙烯酰胺蜂房式過濾器，精度為5μ（？） ，作用是攔截料液中的不溶性雜質(zhì)，以保護(hù)膜不受阻塞。兩容量瓶的樣品進(jìn)行比色測定 PVA 的濃度。（2） 放出超濾組件中的保護(hù)液。為洗去殘余的保護(hù)液，用自來水清洗 2~3 次，然后放凈清潔液。用移液管取料液 5ml放入容量瓶（50ml）中，以測定原料液的初始濃度。數(shù)據(jù)取足即可停泵（停泵方法） 。如果 10 小時以上不使用超濾組件，須加入保護(hù)液至組件的 1/2 高度。壓力（表壓）： Mpa，溫度： ，日期：濃度 濃度（mgPVA/L） 流量(L/min)實驗序號 起止時間原料液 濃縮液 透過液 濃縮液 透過液設(shè)置值為多少？測定的是平均值，如何控制？2．?dāng)?shù)據(jù)處理（1）PVA 的脫除率： %10???原 料 液 初 始 濃 度透 過 液 濃 度原 料 液 初 始 濃 度f（2）透過流速：21 / 75 透過液體積？)/(2hmLJ???膜 面 積實 驗 時 間透 過 液 體 積（3）PVA 回收率： 濃縮液濃度*濃縮液體積？%10?量原 料 液 中 量濃 縮 液 中 PVAY（4）在坐標(biāo)紙上繪制 Y 與流量的關(guān)系曲線。Δ—回收率Z—組件中主體溶液流速沿程變化的無因此次量VW—純水滲透速度，m/s。s；L—所考慮的流程長度，mE—沿流動方向的擴(kuò)散系數(shù)，m 2/s；A—純水透過系數(shù)，mol/ m 2八、參考文獻(xiàn)[1]高以恒等，膜分離技術(shù)基礎(chǔ)，科學(xué)出版社，1989[2]王學(xué)松，反滲透膜技術(shù)及其在化工和環(huán)保中的應(yīng)用，化學(xué)工業(yè)出版社，1988[3]劉廷惠等，膜科學(xué)與技術(shù)，1986，6（4）：6[4]李潔釗等，水處理技術(shù)，1987，13（3）[5]陳本明等譯，合成聚合物與塑料分析手冊，化學(xué)工業(yè)出版社，1982實驗四 二元系統(tǒng)氣液平衡數(shù)據(jù)的測定一、實驗?zāi)康臏y定乙醇水二元體系在 下的氣液平衡數(shù)據(jù)。隨著化工生產(chǎn)的不斷發(fā)展，現(xiàn)有氣液平衡數(shù)據(jù)遠(yuǎn)不能滿足需要。其中循環(huán)法應(yīng)用最為廣泛。本實驗用的小型平衡釜主要特點(diǎn)是釜外有真空夾套保溫，可觀察釜內(nèi)的實驗現(xiàn)象，且樣品用量少，達(dá)到平衡速度快，因而實驗時間短。由實驗測得等壓下氣液平衡數(shù)據(jù)，則可用液體循環(huán)線A B蒸汽循環(huán)線24 / 75 （4）0iipxy??計算出不同組成下的活度系數(shù)。平衡釜的選擇原則：易于建立平衡、樣品用量少、平衡溫度測定準(zhǔn)確、氣相中不夾帶液滴、液相不返混及不易爆沸等。四、實驗步驟配制五個不同濃度的乙醇水溶液，測定其折射率，繪出乙醇水溶液濃度與折射率的標(biāo)準(zhǔn)曲線。開始時緩慢加熱，冷凝回流液控制在每秒 2 ~ 3 滴。達(dá)平衡后，用微量注射器分別取兩相樣品，測定其折射率，對照標(biāo)準(zhǔn)曲線得出汽、液兩相組成。停留時間越長，則反應(yīng)越完全。停留時間分布的測定不僅廣泛應(yīng)用于化學(xué)反應(yīng)工程及化工分離過程，而且應(yīng)用于流動