Практикум по химической технологии - Тихвинская М.Ю.
Скачать (прямая ссылка):
Оборудование: установка для пиролиза (рис.; 28), колба Вюрца на 150 м с термометром, нисходящий (водяной) холодильник, градуированные пробирки или мерные цилиндры на 20 мл (4 шт.).
Порядок выполнения работы. Ознакомление с установкой пиролиза керосина и подготовка ее к работе. Главным аппаратом установки является реактор / (электропечь с внутренней железной трубкой диаметром 3 • 10-ї м), снабженный термопарой 3 с гальванометром 2 и регулятором напряжения. Во время опыта в реакторе поддерживается постоянная температура, которая измеряется гальванометром 2. Подачу керосина ведут из капельной воронки или бюретки 4 через кран 5. Жидкие продукты пиролиза конденсируются в холодильнике 6 и собираются в приемнике 7, находящемся в склянке с охлаждающей смесью (лед с водой). Газообразные продукты очищаются в поглотительной склянке 8 и собираются в газометре 9, снабженном дифманометром 10 для измерения вакуума (разряжения) в системе. Перед началом
работы установку собирают и проверяют на герметичность. Для этого сначала полностью заполняют газометр 9 водой (закрывают краны 5, 11, 15 и при открытом кране 12 постепенно открывают кран 13). Затем закрывают краны 13, 12 и открывают //, когда из крана перестает вытекать вода, а на дифманометре устанавливается постоянное показание вакуума, то установку можно считать герметичной. При отсутствии герметичности необходимо проверить краны и соединения отдельных узлов.
Проведение пиролиза. После проверки на герметичность всей собранной установки включают электропечь / и нагревают до заданной температуры. Если необходимо изучить влияние температуры на процесс, то пиролиз следует проводить при трех температурах (в пределах 873 — 1023 К). Включают подачу воды в холодильник 6, снова заполняют газометр водой, охлаждают приемник 7. Затем в воронку 4 заливают 25 мл керосина и (после достижения заданной температуры) начинают подавать его в реактор со скоростью 1 капля в 2 с, при этом на установке должен сохраняться вакуум не менее 4,9 • 102 Па.
Пропустив весь керосин через реактор, закрывают краны 5 и 12, выключают обогрев. Через 10—15 мин прекращают подачу воды в холодильник 6 и закрывают кран 9. Объем жидких продуктов пиролиза измеряют мерным цилиндром, а сбъем газообразных продуктов пиролиза определяют по газометру.
Анализ продуктов пиролиза. Жидкие продукты пиролиза подвергают разгонке на фракции, кипящие до температур 293— 343 К, 343—503 К и остаток — свыше 503 К. Разгонку ведут из колбы Вюрца, снабженной нисходящим водяным холодильником (рис. 29). Фракции собирают в мерные пробирки или замеряют их объем мерными цилиндрами и рассчитывают процентный состав продуктов пиролиза.
Для оценки эффективности и результатов пиролиза проводят разгонку 50 мл исходного керосина и рассчитывают процентное содержание каждой фракции в нем (эту часть работы можно проделать во время нагревания электропечи).
Наличие непредельных углеводородов в газообразных продуктах пиролиза определяют качественно, пропуская часть газа через разбавленный раствор брома или KMnO4. Для этого закрывают краны 15 и 11, надевают на кран 12 резиновую трубку с наконечником, который опускают в стаканчик, на 1/3 заполненный соответствующим раствором, и пропускают через раствор газ из газометра. Обесцвечивание раствора свидетельствует о присутствии олефинов в исследуемом газе. (Оставшийся газ или сжигают, или анализируют на хроматографе.) Для сравнения с процессом крекинга можно провести анализ жидких продуктов пиролиза или отдельных фракций на содержание .непредельных и ароматических углеводородов (см. работу 29).
Результаты работы записывают в тетрадь (цель, заданные условия, химические реакции, краткое изложение методики экспери-
мента, данные анализа газообразных продуктов), рисуют схему установки и обозначают ее детали. Результаты расчетов и анализа жидких продуктов пиролиза оформляют в виде таблицы:
Взято на разгонку (мл, %)
Получены фракции при температурах
до 293 К (мл,%)
293-343 К (мл, %)
343-503 К (мл, %)
> 503 К (мл, %)
Жидкие
продукты
пиролиза
Исходный керосин
РАБОТА 31
КАТАЛИТИЧЕСКИЙ РИФОРМИНГ БЕНЗИНА
Риформинг — разновидность каталитического крекинга, — который проводят для получения высокооктанового бензина или индивидуальных ароматических углеводородов из низкооктановых бензиновых фракций (пределы выкипания при температуре 303— 353 К). В качестве бифункциональных катализаторов, способствующих протеканию как реакций гидрирования-дегидрирования, так и изомеризации, применяют металлы и их оксиды (молибден, платину, хром, никель) на носителе — фторированном оксиде алюминия. Реакции углеводородов (деструкции, дегидрирования, изомеризации и др. ) в присутствии ионных катализаторов протекают с очень большими скоростями. Риформинг проводят при температурах 773—973 К.
Основные реакции риформинга, приводящие к уменьшению молекулярной массы углеводородов или к изменению структуры молекулы, следующие:
1. Разложение углеводородов:
Cm4-nH2(m4-n)4-2 СшНгт + Cn
