【正文】 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。色譜柱、汽化器、檢測器的溫度都穩(wěn)定后，再用秒表和皂沫流量計準(zhǔn)確測定色譜柱載氣出口氣體流量，并記錄室溫。開色譜記錄儀或色譜工作站（根據(jù)用戶自己的配置情況） ，調(diào)節(jié)色譜面板下面的調(diào)零旋鈕，此時，記錄儀或色譜工作站的指針或讀數(shù)應(yīng)發(fā)生變化。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。調(diào)節(jié)塔釜加熱電流為 ，保溫電流暫時不打開。分別準(zhǔn)確稱取 320 克左右的蒸餾水、分析純乙醇、分析純乙酸、分析純乙酸乙酯，混合后用氣相色譜分析，并最少分析三次，用于計算每個組分的校正因子。 在塔頂開始回流后，保持全回流 15 分鐘，使塔內(nèi)填料被充分潤濕。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。關(guān)閉塔釜加熱儀表，將加熱電流調(diào)節(jié)調(diào)節(jié)到零。仔細(xì)放出分液漏斗下部的水準(zhǔn)確稱重，5 / 75然后將上部的產(chǎn)品乙酸乙酯也準(zhǔn)確稱重，分別用色譜進(jìn)行分析。1等待 15 分鐘使塔內(nèi)液體完全流回到釜內(nèi)，待釜液溫度降低到 40℃時，可以打開塔釜，將釜內(nèi)液體準(zhǔn)確稱重，并用色譜進(jìn)行分析。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。關(guān)閉色譜儀，關(guān)閉氫氣鋼瓶減壓閥，并等減壓閥壓力為零時，再關(guān)閉鋼瓶總閥。五、實驗數(shù)據(jù)及處理根據(jù)實驗情況，記錄數(shù)據(jù)如下，室溫 25℃，大氣壓力 。使用熱導(dǎo)池檢測器，分析數(shù)據(jù)用色譜工作站處理。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。２．學(xué)習(xí)氣固相管式催化反應(yīng)器的構(gòu)造、原理和使用方法，學(xué)習(xí)反應(yīng)器正常操作和安裝，掌握催化劑評價的一般方法和獲得適宜工藝條件的研究步驟和方法。怎樣控制床層溫度分布。了解氣相色譜的原理和構(gòu)造，掌握色譜的正常使用和分析條件選擇。二、實驗原理：乙醚是一種應(yīng)用廣泛的化工產(chǎn)品。但是這種方法存在著一定的缺陷，如，勞動強(qiáng)度大、設(shè)備腐蝕嚴(yán)重、產(chǎn)品酸度高需要進(jìn)行堿中和、對環(huán)境污染嚴(yán)重，使生產(chǎn)成本提高等 [1]。8 / 75 目前，國內(nèi)國外已有大量關(guān)于乙醇脫水制乙醚固體催化劑研究開發(fā)的科技報道。當(dāng)今，乙醚的工業(yè)生產(chǎn)方法主要采用乙醇硫酸脫水法，乙醇氧化鋁催化脫水法和乙烯水合生產(chǎn)乙醇副產(chǎn)乙醚法。 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。 ZSM5晶體屬理想的斜方晶系，空間群Pnma, 晶格常數(shù)為：a= ,b=, c= ,也發(fā)現(xiàn)有單斜對稱的Na 型的單晶包組成的為 Nan[AlnSai96nO].16H2o,n代表晶包中的鋁原子數(shù)，可以從020左右，經(jīng)過高溫容燒或某些化學(xué)處理， ZMS5沸石的晶體對稱性有可能降低，其晶體結(jié)構(gòu)可由正交晶系轉(zhuǎn)變成單斜晶系。這些結(jié)構(gòu)性質(zhì)，是分子篩不僅成為優(yōu)良的吸附劑，而且成為良好的催化劑和催化劑載體，ZSM5分子篩催化劑主要作為酸性催化劑和雙功能催化劑。ZSM5分子篩催化的顯著特點是對于許多反應(yīng)都有催化活性，就像酶催化一樣，但酶催化的操作溫度和PH值范圍較小，而分子篩在非常寬闊的溫度范圍都有催化活性，許多反應(yīng)仍有很高的轉(zhuǎn)化率，分子篩起到酸催化劑的作用，分子篩不像AlCl 3那樣容易與反應(yīng)物配合 ,也不像硫酸那樣具有腐蝕性和容易發(fā)生磺化和氧化反應(yīng)。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。而無法進(jìn)入孔內(nèi)的反應(yīng)物，只有在為數(shù)很少的外表面的活性中心上反應(yīng)。當(dāng)然，這種分子也只占一部分，而其余的產(chǎn)物分子，或者體積較大，或裂解成堵塞孔道、或使催化劑失活的小分子，則也不能從孔中排除作為產(chǎn)物出現(xiàn)。由于ZSM5分子篩具有巨大的內(nèi)表面,因此分子篩的活性中心不僅存在于分子篩表面上，而且內(nèi)表面業(yè)存在催化活性中心起到催化作用。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。乙醇脫水催化劑，化學(xué)純乙醇，分析純乙醚，蒸餾水。再裝入碎瓷環(huán)或石英砂至反應(yīng)管口(切記不要填至反應(yīng)管密封口處).裝填過程中可以輕輕敲打反應(yīng)管外壁 ,以保證不出現(xiàn)架橋現(xiàn)象. 然后將反應(yīng)器頂部密封。 放 在 原 料 瓶 中 的 液 體 物 料 ， 經(jīng) 過 過 濾 器 進(jìn)入 倒 泵 進(jìn) 口 ， 該 泵 為 單 柱 塞 泵 ， 但 有 特 殊 專 利 技 術(shù) ， 能 保 證 液 體 流 量 的 準(zhǔn) 確 和 穩(wěn) 定 。 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) 。 該 流 量 不 需 要 再 進(jìn) 行 校 正 ， 既 可 輸 送 準(zhǔn) 確 體 積 的 液 體 。 (4).濕式流量計準(zhǔn)備:把濕式流量計拆下,擰下背面的溢水口接頭,從頂口處往里灌水,到溢流口剛好有水流出,擰上接頭,裝回流量計,裝好各配件,連好尾氣出口.2． 將反應(yīng)管放入到加熱爐中，連接乙醇的進(jìn)口，擰緊卡套。3. 各流程及元件安裝無誤, 連接良好后, 插上設(shè)備電源開關(guān)。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。乙醇的加料速度為～。記錄濕式流量計讀數(shù)，應(yīng)每隔一定時間記錄反應(yīng)溫度，壓力等實驗條件。10．取少量液體樣品，用氣相色譜分析其組成，并計算出各組分的百分含量。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。實驗中，每次完成一個溫度下的實驗時，應(yīng)記錄實驗前后尾氣流量計的體積，同時稱量反應(yīng)時間內(nèi)得到的液體產(chǎn)物的重量，并用氣相色譜進(jìn)行分析。表 1：原始記錄溫度/℃ 體積/ml乙醇時間min 預(yù)熱器 反應(yīng)器流量/ml/min 時間/min 體積/ml20 100 280 20 1020 100 320 20 10表 2：粗產(chǎn)品分析結(jié)果粗產(chǎn)品水 乙醇 乙醚 乙烯反應(yīng)溫度/℃乙醇加入量ml 含量% 質(zhì)量% 含量% 質(zhì)量% 含量% 質(zhì)量% 含量% 質(zhì)量%280 10 320 10 數(shù)據(jù)處理：１． 根據(jù)記錄的數(shù)據(jù)，計算出原料乙醇的轉(zhuǎn)化率，產(chǎn)物乙醚收率，乙醇的選擇性。　?。玻懻摲磻?yīng)溫度變化對反應(yīng)平衡常數(shù)的影響，反應(yīng)動力學(xué)常數(shù)變化的影響，并作圖討論。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。二、實驗原理膜分離法是用天然或人工合成的高分子薄膜，以外界能量或化學(xué)位差為推動力，對雙組分或多組分的溶質(zhì)與溶劑進(jìn)行分離、分級、提純和富集的方法。對于液相分離可用于水溶液體系、非水溶液體系、水溶膠體系以及含有其它微粒的水溶液體系。膜分離過程具有無相態(tài)變化、設(shè)備簡單、分離效率高、占地面積小、操作方便、能耗少、適應(yīng)性強(qiáng)等優(yōu)點。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。若假設(shè)組分在膜中的擴(kuò)散服從 Fick 定律，則可推出透水速率 Fw 及溶質(zhì)透過速16 / 75率 Fs 方程。?????????pARTpVcDMw式中：F w—透水速率，g/cm 2s；cw—水在膜中的濃度，g/cm 3；VM—水的偏摩爾體積， cm3/mol；Δp—膜兩側(cè)的壓力差，atm ；Δπ—膜兩側(cè)的滲透壓差，atm；R—?dú)怏w常數(shù)；T—溫度，K；Δ—膜的有效厚度，cm。s有了上述方程，下面建立中空纖維在定態(tài)時的宏觀方程。取假設(shè)條件：（1） 徑向混全均勻；（2） πA=BXA，滲透壓正比于摩爾分?jǐn)?shù)；（3） NA 171。1，B 組分優(yōu)先透過；（4） DAM/K??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。PrcAW1????由溶質(zhì) A 的連續(xù)性方程 Atudivc39。 （3）)](1[Vcrdxuhdx???? （4）???????dcxdxcuuhVdxucWW1)(31131由流率方程可推出 c1 與 c3 的關(guān)系，為(定態(tài)) (無混合擴(kuò)散)18 / 75式中 （5）????WAMVKDLrclrc??????/ ]})(1exp[1{331式（3） 、 （4）為非線性方程，一般只能在特定條件下求得數(shù)值解。附：分光光度計工作原理分光光度計的基本原理是溶液中的物質(zhì)在光的照射激發(fā)下，產(chǎn)生了對光吸收的效應(yīng)，物質(zhì)對光的吸收是具有選擇性的，各種不同的物質(zhì)都具有各自的吸收光譜，因此當(dāng)某色光通過溶液時，其能量就會被吸收而減弱，光能量減弱的強(qiáng)度和物質(zhì)的濃度有一定的比例關(guān)系，也即符合與比色原理—比耳定律。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。濃縮液經(jīng)轉(zhuǎn)子流量計計量后回料液貯槽。3．主要儀器：722 型分光光度計，用于測定 PVA 的濃度。取樣方法：從料液貯槽中用移液管取5ml 濃縮液入 50ml 容量瓶中，與此同時在透過液出口端用 100ml 燒杯接取透過液~50ml ，然后用移液管從燒杯中取 10ml 放入另一容量瓶中。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。（1） 722 型分光光度計通電預(yù)熱 20 分鐘以上。為防止中空纖維膜被微生物侵蝕而損傷，不工作期間，在超濾組件內(nèi)加入保護(hù)液（自己配置？） 。（3） 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)。 （哪些是開？哪些是關(guān)？）（5） 將配制的 PVA 料液加入料液槽中記錄，記錄 PVA 體積。（6） 泵內(nèi)注液。（7） 啟動泵穩(wěn)定運(yùn)轉(zhuǎn) 20 分鐘后，按“實驗方法”進(jìn)行條件實驗，做好記錄。 （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。（9） 加保護(hù)液。然后密閉系統(tǒng)，避免保護(hù)液損失。五、數(shù)據(jù)處理1．按下表記錄實驗條件和數(shù)據(jù)。六、思考題1． 試論述超過濾膜分離的機(jī)理。0u—在組件 χ 處料液的平均速度，m/s。V39。θ—高分子鍵的排列方向與膜面的夾角λ—膜硬度,mr—工作壓力（無因次壓力）P—操作壓力，kPa；x—無因此距離XA—溶質(zhì) A 的摩爾分?jǐn)?shù)；XA1—主體溶液中溶質(zhì) A 的摩爾分?jǐn)?shù)；22 / 75XA3—透過液中溶質(zhì) A 的摩爾分?jǐn)?shù)；NA、N B—分別為溶質(zhì) A 和溶質(zhì) B 的摩爾速度，mol/ m 2sδ—溶質(zhì)滲透壓數(shù)，cm/s；K—溶質(zhì)在膜與溶液之間的分配系數(shù)L—所考慮的流程長度，mδ—膜的有效厚度，mπA—溶質(zhì) A 的摩爾數(shù)滲透壓，kPa ；π?A—進(jìn)為液在入口處溶質(zhì) A 的滲透壓，kPa。通過實驗了解平衡釜的構(gòu)造，掌握氣液平衡數(shù)據(jù)的測定方法和技能。二、實驗原理氣液平衡關(guān)系是精餾、吸收等單元操作的基礎(chǔ)數(shù)據(jù)。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。直接法中又有靜態(tài)法、流動法和循環(huán)法等。若要測得準(zhǔn)確的氣液平衡數(shù)據(jù)，平衡釜是關(guān)鍵。用常規(guī)的平衡釜測定平衡數(shù)據(jù)，需樣品量多，測定時間長。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。 圖 1 平衡法測定氣液平衡原理圖 當(dāng)達(dá)到平衡時，除了兩相的壓力和溫度分別相等外，每一組的化學(xué)位也相等，即逸度相等，其熱力學(xué)基本關(guān)系為：