【正文】 三、實驗原理1. 產(chǎn)品性質(zhì)：2,4二硝基苯酚，淺黃色單斜結(jié)晶，熔點 113℃，相對密度 ，溶于熱水、乙醇、乙醚、丙酮、甲苯、苯、氯仿和吡啶，不溶于冷水，能隨水蒸氣揮發(fā)，加熱升華。六、問題討論1．磺化反應(yīng)的溫度應(yīng)如何選擇？溫度的高低對反應(yīng)結(jié)果可能用什么影響？2．試比較不同磺化試劑進(jìn)行磺化反應(yīng)時的優(yōu)缺點。5．分酸：將上述磺化混合液降溫至 40℃，緩慢滴加適量水，溫度控制 40～50℃為宜，靜置片刻，然后將混合液傾置于分液漏斗中，利用磺酸在水中的溶解度不同，使水相和油層靜置分層，不但能提高產(chǎn)品的質(zhì)量，也減少了中和酸時的堿用量，降低了原料成本?？梢杂脕矸蛛x很多磺酸化合物，但產(chǎn)生的鹽酸對設(shè)備腐蝕嚴(yán)重。不同磺化化合物有不同的 π 值，較易磺化的 π 值較小，較難磺化的 π 值較大。248。204。188。但磺化反應(yīng)在高溫時，是一可逆反應(yīng)。反應(yīng)式如下：ArH+ClSO3→HArSO 3H+HCl當(dāng)氯磺酸過量時，可以發(fā)生以下反應(yīng)，生成磺酰氯：ArH+ClSO3→HArSO 3H+HCl3. 磺化反應(yīng)機(jī)理：各種濃度的硫酸和發(fā)煙硫酸是一個多種質(zhì)點的平衡體系，在這些質(zhì)點中，參加磺化的反應(yīng)的質(zhì)點有：SO ，H 2SO4，H 2S2O7，HSO 和 H3SO4+，不過各質(zhì)點的活性相差很大。① 三氧化硫法：因 SO3 是活潑的磺化劑和氧化劑，一定要注意控制加料速度和溫度、加料順序，以防爆炸發(fā)生。實驗結(jié)果與討論： 記錄實驗條件、過程討論得到的不同產(chǎn)品的形態(tài)實驗七 十二烷基苯磺酸鈉的合成（磺化反應(yīng)）一、實驗?zāi)康?． 掌握用濃硫酸對十二烷基苯進(jìn)行磺化的原理和實驗方法；了解用不同磺化試劑進(jìn)行磺化反應(yīng)的機(jī)理和反應(yīng)特點。膏霜類化妝品是皮膚用化妝品，具有清潔和保護(hù)皮膚的雙重作用。3. 本實驗系統(tǒng)中的管路連接應(yīng)符合怎樣的條件才能忽略其對反應(yīng)器停留時間分布測定準(zhǔn)確性的影響？實驗注意事項說明： 設(shè)備出廠，儀表參數(shù)已經(jīng)設(shè)好，一般情況除非專業(yè)人員不得修改儀表參數(shù)。6） 改變電機(jī)轉(zhuǎn)數(shù)，按照上面相同的步驟重新實驗。5) 打開軟件，加示蹤劑 2s ，同時記錄數(shù)據(jù)，并進(jìn)行處理。 （四）實驗步驟 1. 準(zhǔn)備工作：1) 在室溫下，配 KCL 飽和溶液 500ml ，取 100 ml 從釜中拆下電極頭，然后把電28 / 75極頭分別插入 KCL 飽和溶液，把電導(dǎo)儀打到校正檔調(diào)滿刻度，進(jìn)行電極校正，然后裝好電極。多釜串聯(lián)模型中的模型參數(shù) N 可以由實驗數(shù)據(jù)處理得到的 σ 2t 來計算。因此，E(t)dt 就代表了流體粒子在反應(yīng)器內(nèi)停留時間介于 t 到 t+dt 之間的概率。26 / 75（二）實驗原理停留時間分布測定所采用的方法主要是示蹤響應(yīng)法。停留時間通常是指從流體進(jìn)入反應(yīng)器時開始，到其離開反應(yīng)器為止的這一段時間。穩(wěn)定地回流約 20 分鐘，以建立平衡狀態(tài)。本實驗用氣液雙循環(huán)的小型平衡釜。以循環(huán)法測定氣液平衡數(shù)據(jù)的平衡釜類型雖多，但基本原理相同，如圖 1 所示。許多物系的平衡數(shù)據(jù)，很難由理論直接計算得到，必須由實驗測定。s六、思考題1． 試論述超過濾膜分離的機(jī)理。 （取哪些數(shù)據(jù)？） 是否重新開泵，按新流量重新做？（8） 清洗超濾組件。 （如何清洗？）（4） 檢查實驗系統(tǒng)閥門開頭狀態(tài)。燒杯中剩余透過液和貯罐中透過液全部傾入貯槽（5ml 濃縮液也倒回儲槽？）中，混勻。三、實驗設(shè)備、流程和儀器1．主要設(shè)備：中空纖維超濾組件 透 過 液 出 口料 液 進(jìn) 口 透 過 液 出 口 濃 縮 液 出 口中 空 纖 維 束19 / 75主要參數(shù)：截留分子量，6000過濾面積，2m 2適宜流量，400~600ml/min2．實驗流程本實驗將料液—聚乙烯醇水溶液（PVA）—濃縮，料液經(jīng)泵輸送經(jīng)過濾器，然后從下部進(jìn)入膜組件。??ELUpe0由假設(shè)看出，其實質(zhì)是一維問題，只是側(cè)壁有液體流出的情況，因為關(guān)心的是管中組17 / 75分的濃度分布，只需做出兩個質(zhì)量衡算方程即可求解。s超過濾是膜分離技術(shù)的一個重要分支，通過實驗掌握這項技術(shù)具有重要的意義。七、問答題１．反應(yīng)轉(zhuǎn)化率的提高和那些因素有關(guān)系？２．應(yīng)如何提高反應(yīng)的選擇性？怎樣使反應(yīng)的平衡向有利于產(chǎn)物乙醚生成的方向發(fā)展？15 / 75３．如何使用和改變氣相色譜的條件？怎樣確定最適宜的分析條件？４．怎樣對液體產(chǎn)物進(jìn)行定性和定量分析？如何求取校正因子？５．怎樣對整個反應(yīng)過程進(jìn)行物料恒算？應(yīng)該注意那些問題？６．實驗中，那些簡化的處理方法可能造成實驗誤差？應(yīng)怎樣進(jìn)一步改進(jìn)？７．談?wù)勗趯嶒炛械玫降囊恍w會和對實驗的建議。五、實驗數(shù)據(jù)記錄及處理數(shù)據(jù)記錄： 實驗中，應(yīng)每隔一定時間記錄反應(yīng)器和預(yù)熱器加熱溫度、催化劑床層溫度。溫度設(shè)定無誤后,打開加熱開關(guān),在開始加熱時可用自整定設(shè)置。 如 果 實 驗 開 始 泵 出 口 沒 有 液 體 ， 而 泵 能 正 常 運(yùn) 轉(zhuǎn) ， 可 以 將 三 通 閥 轉(zhuǎn)到 排 氣 狀 態(tài) ， 然 后 用 泵 自 身 配 備 的 注 射 器 從 排 氣 口 抽 氣 ， 一 直 到 有 液 體 出 來 為 止 ， 然后 再 將 閥 門 扳 回 到 進(jìn) 料 狀 態(tài) 。對于不同的反應(yīng)溫度，通過計算不同的轉(zhuǎn)化率和反應(yīng)速率，可以得到不同反應(yīng)溫度下的反應(yīng)速率常數(shù)，并得到溫度的關(guān)聯(lián)式。ZSM5分子篩作為催化劑最明顯的特點是對分子的大小有很強(qiáng)的選擇性，ZSM5是Zeolite Socony Mobil 的縮寫是美國Socony Mobil 公司研究和開發(fā)的一系列新型合成沸石，ZSM一5是公司在20世紀(jì)60年代合成的一種目前應(yīng)用最廣泛的沸石。 乙醇硫酸法： 2CH3CH2OH H2SO4 CH3CH2OCH2CH3 + H2O 140℃反應(yīng)溫度不得超過170℃，否則產(chǎn)生乙烯，工業(yè)上用乙醇脫水法制乙醚，常用氧化鋁作為催化劑，在300℃左右進(jìn)行脫水反應(yīng) （乙醇氧化鋁催化脫水法） Al2O3 2CH3CH2OH ————— CH3CH2OCH2CH3 + H2O 300℃催化劑簡介（ZSM5 分子篩）： 取 水玻璃[長嶺煉油化工廠催化劑廠生產(chǎn)， SiO2 含量 250g/L,密度（20℃ ） ]加熱至 100℃，向其中加入 ZSM 一 5 分子篩[ 齊魯石化公司周村催化劑廠生產(chǎn)，相對結(jié)晶度 90%，硅鋁比 60，干基含量 90%（質(zhì)量分?jǐn)?shù)）]并攪拌均勻。二、實驗原理：乙醚是一種應(yīng)用廣泛的化工產(chǎn)品。與常規(guī)反應(yīng)和精餾相比，反應(yīng)精餾有什么優(yōu)點？試從工藝和能耗兩方面分析。在分析完畢后，首先關(guān)閉橋電流和色譜檢測器加熱，再關(guān)閉汽化器加熱。1在塔釜溫度開始從 74℃左右突然開始升高時，反應(yīng)可能接近終點。分別用量筒大約量取 110ml 乙酸(%)和 120ml 乙醇 (%)加入到 250ml 燒杯中，并在天平上用滴管加入直到 乙酸為 克，乙醇為 克，用滴管在乙酸中加入濃硫酸20~30 滴，然后把乙醇和乙酸一起加入到 500ml 的塔釜中。在用皂沫確定色譜柱兩個尾氣出口都有氣體后，打開啟色譜儀主開關(guān)。實驗所用的色譜柱固定相為 101 白色擔(dān)體，固定液為鄰苯二甲酸二壬酯，固定液含量一般為 10%。塔頂冷凝采用自來水，冷凝液體進(jìn)入塔頂回流頭，采用擺動式回流比控制器操作，一部分液體被從右面采出進(jìn)入到塔頂儲罐，另一部分進(jìn)入到塔內(nèi)回流。塔身分兩段，上面是精餾段，下面是提餾段，長度各為 700mm。二、實驗原理反應(yīng)精餾原理反應(yīng)精餾是隨著精餾技術(shù)的不斷發(fā)展與完善，而發(fā)展起來的一種新型分離技術(shù)。1 / 75化工專業(yè)實驗指導(dǎo)書北方民族大學(xué)化學(xué)與化學(xué)工程學(xué)院2 / 75目 錄實驗一 催化反應(yīng)精餾法制乙酸乙酯 ....................................................1實驗二 乙醇脫水反應(yīng)研究實驗 ............................................................8實驗三 中空纖維超過濾膜分離實驗 ..................................................16實驗四 二元系統(tǒng)氣液平衡數(shù)據(jù)的測定 ..............................................23實驗五 三釜串聯(lián)停留時間分布測定 ..................................................26實驗六 十二烷基苯磺酸鈉的合成（磺化反應(yīng)） ..............................32實驗七 2,4二硝基苯酚的制備（羥基化反應(yīng)） ................................38實驗八 超臨界 CO2 萃取實驗 ..........................................................42實驗九 煤的工業(yè)分析實驗 ................................................................47實驗十 煤炭發(fā)熱量測定實驗 ............................................................49實驗十一 內(nèi)壓薄壁容器的應(yīng)力測定實驗 ........................................56實驗十二 外壓薄壁圓筒形容器失穩(wěn)實驗 ........................................62實驗十三 厚壁圓筒爆破實驗 ............................................................65實驗十四 用廢舊鋁制品制備超細(xì) AL(OH)3 粉體 ...............................實驗十五實驗十六附錄 1：實驗報告的封面 .......................................................................703 / 75附錄 2：實驗報告的要求 .......................................................................710 / 75實驗一 催化反應(yīng)精餾法制乙酸乙酯一、實驗?zāi)康牧私夥磻?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，是反應(yīng)和分離過程的復(fù)合，通過實驗數(shù)據(jù)和結(jié)果，了解反應(yīng)精餾技術(shù)比常規(guī)反應(yīng)技術(shù)在成本和操作上的優(yōu)越性。通過對精餾塔進(jìn)行特殊改造或設(shè)計后，采用不同形式的催化劑，可以使某些反應(yīng)在精餾塔中進(jìn)行，并同時進(jìn)行產(chǎn)物和原料的精餾分離，是精餾技術(shù)中的一個特殊領(lǐng)域。全塔有 5 個取樣口，也可以當(dāng)進(jìn)樣口使用?；亓鞅扔蓛x表面板的回流比控制器控制，實驗中一般為 3~5，此控制系統(tǒng)由塔頭上擺錘、電磁鐵線圈、回流比計數(shù)撥碼電子儀表組成。需要測定的樣品分別為乙醇、乙酸、水和乙酸乙酯，色譜采用熱導(dǎo)池檢測器，出峰順序為水、乙醇、乙酸、乙酸乙酯。調(diào)節(jié)面板上的兩個載氣壓力調(diào)節(jié)閥，使兩路色譜柱的載氣 H2 流量為 25~30ml/min，可以用皂沫流量計和秒表來測定出口處的流量，一般應(yīng)使兩路的流量基本相同。打開塔頂冷卻水，觀察是否有水？如果正常，則打開控制柜加熱開關(guān)，分別打開塔釜、精餾段、提餾段加熱控制溫度儀表，并設(shè)定塔釜加熱溫度為 95℃，精餾段和提餾段加熱保溫溫度為 80℃。在塔釜內(nèi)的液面不能足夠循環(huán)時，可以停止采出，把回流比關(guān)閉，使塔為全回流操作，關(guān)閉塔身保溫加熱電流，將儀表溫度設(shè)定為室溫。等檢測器溫度降到 70~90℃以下時，再關(guān)閉色譜載氣和柱箱加熱。實驗二 乙醇脫水反應(yīng)研究實驗一、實驗?zāi)康模海保莆找掖济撍畬嶒灥姆磻?yīng)過程和反應(yīng)機(jī)理、特點，了解副反應(yīng)和生成副產(chǎn)物的過程。目前，在工業(yè)生產(chǎn)中主要是用硫酸作用下催化乙醇脫水的方法制備。 硫酸鋁溶液（長嶺煉油化工廠催化劑廠生產(chǎn)，Al 2O3 含量 ,d204=）和 稀硫酸（質(zhì)量分?jǐn)?shù) 56%，d 204 =）所組成的酸化硫酸鋁溶液，在攪拌下加入到上述已加熱的水玻璃中制成反應(yīng)混合物，所得物料總體積為 1260ml，將該反應(yīng)混合物裝如反應(yīng)釜，于 180℃下攪拌、干燥后，得 ZSM 一 5 產(chǎn)品 170g（干基） ，其相對結(jié)晶度 95%,熱崩塌溫度 1105℃，BET 比表面 354m2/g,單釜產(chǎn)量增加了 倍9 / 75ZMS5沸石是一類具有獨(dú)特孔道結(jié)構(gòu)形狀的沸石，它與熟知的大孔八面沸石的孔道不同，它們具有非常好的催化選擇性和高的熱穩(wěn)定性，ZSM5沸石屬高硅五元環(huán)形沸石，其基本結(jié)構(gòu)有八個五元環(huán)，組成這種基本結(jié)構(gòu)單元，通過共邊界成鏈狀結(jié)構(gòu)，然后再圍成沸石骨架。 ZSM一5沸石分子篩的晶體，具有豐富的微孔通道和孔穴，在ZSM一5分子篩中進(jìn)行的催化反應(yīng)面臨以下三種不同的條件和結(jié)果（即選擇性）：(1) 由于大多數(shù)活性中心都已被限制在孔結(jié)構(gòu)之內(nèi)，所以，只有那些半徑與分子篩孔徑相當(dāng)（較大或略大）的反應(yīng)物分子，才有可能進(jìn)入孔內(nèi)，并在其中的活性中心上發(fā)生反10 / 75應(yīng)。三、實驗儀器和藥品：乙醇脫水氣固反應(yīng)器，氣相色譜及計算機(jī)數(shù)據(jù)采集和處理系統(tǒng)，精密微量液體泵。液 體 的 流 量 可 以 從 面 板 上