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石 油 与 天 然 气 化 工 第 38卷 第 6期 CHEMlCALENGlNEERING OFOlL GAS 487 4A分子筛催化稀乙醇制备乙烯 祝 阳 (荆楚理工学院化工和药学院) 摘 要 以低浓度的乙醇水溶液为原料，4A分子筛为催化剂催化 乙醇脱水制备 乙烯 。考察 了 乙醇浓度、反应温度、催化剂的活化条件 以及颗粒大小等对反应的影响，结果表 明催化剂对低浓度 、 的乙醇溶液具有较高的选择性 。分析 了催化剂对低浓度 乙醇脱水生成 乙烯选择性较高的原因。 关键词 乙醇 乙烯 4A 分子筛 催化脱水 D()I：10．3969／j．issn．1007—3426．2009．06．007 开发利用生物资源作为石油替代产品一直是人 2结果-5讨论 们的关注热点。由农 副产 品发酵制取酒精，然后 由 气 、液相组成 由气相色谱仪测定 。 乙醇脱水制备乙烯是在石油化工发展之前获得乙烯 2．1乙醇浓度对反应的影响 的主要方法 ，目前又成了人们最为关注的话题_1]。 实验考察 了不同浓度下的反应转化率和选择性 一 般认为，乙醇脱水生成 乙烯是按照碳正离子 的变化情况 ，结果显示 ，4A分子筛催化剂对低浓度 的机理进行 的[5]，反应中质子酸 (B酸)是反应得 的乙醇具有更好的选择性。实验结果如图 1所示 。 以进行的关键 ；路易士酸 (I酸)只有在转化为质子 酸时才能使反应J~jlq,J,进行。我们 以工业上一般只作 为干燥剂 的4A分子筛为催化剂，研究了其对低浓 度乙醇的催化条件。 l实验部分 1．1仪器与药品 wzJ一 Ⅱ型柱塞式计量泵 ，102一G气相色谱 仪 ，固定床反应器 (自制)； 乙醇 (CP)，上海振兴化工一厂生产 ，不同浓度 对 4A分子筛 的乙醇脱水实验表 明，转化率随 的乙醇由化学纯乙醇配制而成 ； 乙醇浓度的变化不大，但选择性随乙醇浓度变化有 催化剂 4A分子筛 ，水热法合成 ，上海分子筛厂 明显变化。尤其在 2O ～30 有一 明显 降低 。这 提供 。 可以从以下几个方面得到解释 ：第一，水的存在降低 1．2乙烯的制备 了乙醇的分压，有利于产物 乙烯的生成。第二 ，乙醇 固定床反应器为 自制 的玻璃器材 ，催化剂装填 浓度增高，副产物 乙醚不易快速排除分子筛孔道 ，导 量 40ml--50ml。反应温度 由温度控制器控制 。 致乙烯扩散逸 出受到暂时阻止 ，引起 乙烯的进一步 原料 乙醇经计量泵打入磨 口三 口烧瓶蒸发 ，汽 反应 ，因而选择性 降低 。第 三，分子筛 中存在 的L 化后进入反应器 ，反应后 的气体冷凝后进入气液分 酸活性 中心在水 的作用下，部分转化为 B酸 中心， 离器 ，分离后的气体再经冷 阱捕获后采用排水法收 从而造成选择性增高。此外 ，乙醇浓度较高时，能够 集。原料汽化温度 120。C～160。C。 与 I酸 中心结合 的水可能被乙醇分子抢先 占据位 4A分子筛催化稀乙ii~il备乙烯 置 ，从而使水分子无法起到增活的 目的，这可能是选