实验目的
1. 掌握反应精馏的原理及特点。
3. 学会塔操作过程分析。
4. 了解反应精馏与常规精馏的区别。
5. 掌握用气相谱分析有机混合物料组成。
一．实验原理
精馏是化工生产过程中重要的单元操作，是化工生产中不可缺少的手段，反应精馏是精馏技术中的一个特殊领域。在操作过程中，化学反应与分离同时进行，故能显著提高总体转化率。此法在酯化、醚化、酯交换、水解等化工生产中得到应用，而且越来越显示其优越性。
反应精馏过程不同于一般精馏，它既有精馏的物理相变之传递现象，又有物质变性的化学反应现象。两者同时存在，相互影响，使过程更加复杂。因此，反应精馏对下列两种情况特别适用：（1）可逆反应。一般情况下，反应受平衡影响，转化率只能维持在平衡转化的水平；但是，若生成物中有低沸点或高沸点物存在，则精馏过程可使其连续地从系统中排出，结果超过平衡转化率，大大提了效率。（2）异构体混合物分离。通常它们的沸点接近，靠精馏方法不易分离提纯，若异构体混合中某组分能发生化学反应并能生成沸点不同的物质，这时可在反应过程中得以分离。
对醇-酸酯化反应来说，适于第一种情况。但该反应若无催化剂存在，单独采用反应精馏操作也达不到高效分离的目的。这是因为反应速度非常缓慢，故一般都用催化反应方式，酸是有效的催化剂，常用硫酸。反应随浓度增高而加快，浓度在0.2~1.0%（wt）。此外，还可用离子交换树脂、重金属盐类和丝光沸石分子筛等固体催化剂。反应精馏的催化剂用硫酸，是由于其催化作用不受塔温度限制，在全塔内都能进行催化反应，而应用固体催化剂则由于存在一个最适宜的温度，精馏塔本身难以达到此条件，故很难实现最佳化操作。
本实验是以乙酸和乙醇为原料、在酸催化剂作用下生成乙酸乙酯的可逆反应。反应的化学方程式为：
zigbee定位
实验的进料有两种方式：一是直接从塔釜进料；另一种是在塔的某处进料。前者有间歇和连续式操作；后者只有连续式。本实验采取间歇操作方式从塔釜直接进料，塔釜作为反应器，生成酯和水，塔体起到精馏作用。塔内此时有乙醇、乙酸、乙酸乙酯和水4组元。由于乙酸在气相中有缔合作用，除乙酸外，其他三个组分形成三元或二元共沸物。水-酯，水-醇水-醇-酯共沸物沸点较低（70-79℃），醇和酯能不断的从塔顶排出。若控制反应原料比例，可使某组分全部转化。三．实验装置
实验装置如下图所示。
反应精馏塔用玻璃制成，直径20mm,塔高1500mm，塔内填装φ3×3mm不锈钢θ网环型填料（316L）。塔釜为四口烧杯，容积500ml，塔外壁镀有金属膜，通电流使塔身加热保温。塔釜置于500W电热包中。采用XCT—191，ZK—50可控硅电压控制器控制釜温。塔顶冷凝液体的回流采用摆动式回流比控制器操作。此控制系统由塔头上摆锤、电磁铁线圈、回流比计数拨码电子仪表组成。 四．实验步骤
1．开塔顶冷却水。
2．检查进料和出料系统是否处于正常状况。
3．向釜内填加500ml（乙醇与乙酸的摩尔比为1.5）酸醇混合液和0.03摩尔的浓硫酸。
4．开始升温。升温时，先开启总电源开关，开启测温开关，温度显示仪表有数值出现，开启釜热控温开关，仪表有显示。调节釜热温度控制仪到270℃。当釜开始沸腾时，打开上、中、下段保温电源，当各段的温度达到稳定值时，设定保温温控仪器的温度与之相同。升温后观察塔釜和塔顶温度变化，直至塔顶有蒸汽并有回流液体出现。
5．稳定全回流20分钟后，启动部分回流操作（有回流比操作时，应开启回流比控制器给定比例，即通电时间与停电时间的比值，通常使以秒计，此比例即采出量与回流量之比），按回流比3：1~7：1的速度出料。出料后观察塔釜和塔顶的温度与压力，测量塔顶的出料速度。并分析塔顶和塔釜的组成。
6．改变回流比，重复（5）的操作
7．在完成回流比变化实验后停止加热，分析塔顶和塔釜（温度降下来后）的成分并称量。关掉电源的总开关，并使各按钮归位。关掉冷却水。用水冲洗塔设备，以除去残余的物料。
根据所记录的数据，计算醋酸的转化率和乙酸乙酯收率。
五．注意事项
1．必须先通冷却水，以防止塔头炸裂
2．不要随意动操作面板上的按扭。
六．数据处理
乙醇：500ml， 乙酸：350ml， 浓硫酸2ml
表1、塔顶取样质量
回流比R | 3:1 | 4:1 | 5:1 共沸精馏 | 室内导航技术6:1 | 7:1 |
塔顶液体质量m2/g | 25.3 | 67.7 | 101.1 | 71.3 | 145 |
| | | | | |
实验原始数据记录：
乙醇：500ml， 乙酸：350ml， 浓硫酸2ml
回流比R | 3:1 | 4:1 | 5:1 | 胡纯玉6:1 | 7:1 |
空瓶质量m1/g | 239 | 210.5 | 147.7 | 手机linux操作系统 149.9 | 146 |
塔顶+空瓶质量m2/g | 433.1干手器 | 293 | 224.1 | 241.5 | 198 |
塔顶液体质量m2/g | 194.1 | 82.5 | 76.4 | 91.6 | 52 |
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回流比为3:1的塔顶气相产品分析图
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序号 保留时间 峰面积 峰高 面积百分比 峰宽 峰类型
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1 0.25 97504 19590 20.93% 0.742 BV
2 0.94 84316 11412 18.10% 0.742 VB
3 4.07 283944 6719 60.96% 2.097 BB
峰数量：3 总峰面积：465764000E-3 总含量 = 100%
回流比为4:1的塔顶气相产品分析图
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序号 保留时间 峰面积 峰高 面积百分比 峰宽 峰类型
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