乙醇脱水生成乙烯和乙醚,是一个吸热、分子数增不变的可逆反应。提高反应温度、降低反应压力,都能提高反应转化率。乙醇脱水可生成乙烯和乙醚,但高温有利于乙烯的生在,较低温度时主要生成乙醚,有人解释这大概是因为反应过程中生成的碳正离子比较活泼,尤其在高温,它的存在寿命更短,来不及与乙醇相遇时已经失去质子变成乙烯.而在较低温度时,碳正离子存在时间长些,与乙醇分子相遇的机率增多,生成乙醚。有人认为在生成产物的决定步骤中,生成乙烯要断裂C—H 键,需要的活化能较高,所以要在高温才有和于乙烯的生成。
乙醇在催化剂存在下受热发生脱水反应,既可分子内脱水生成乙烯,也可分子间脱水生成乙醚。现有的研究报道认为,乙醇分子内脱水可看成单分子的消去反应,分子间脱水一般认为是双分子的亲核取代反应,这也是两种相互竞争的反应过程,具体反应式如下:
C2H5OH → C2H4 + H2O
C2H5OH → C2H5OC2H5 +H2O
研究发现,通过对反应热力学函数的计算分析可了解到乙醇脱水制乙烯、制乙醚是热效应相反的两个过程,升高温度有利于脱水制乙烯(吸热反应),而降低温度对脱水制乙醚更为有利(微放热反应),所以要使反应向要求的方向进行,必须要选择相适应的反应温度区域,另外还应该考虑动力学因素的影响。
催化剂理论解释
乙醇进料流量增大,说明反应空速增大。随着反应空速的增大,乙醇的转化率降低,乙烯的收率下降,反应对乙烯的选择性也降低。
空速是指单位时间内,单位体积(或质量)的催化剂所通过的反应物的体积(或质量)。乙醇进料流量增大,反应空速增大,反应物乙醇在催化剂床层的停留时间缩短,即有一部分乙醇没来得及反应就随气流离开反应器,随后进入反应产物中,并且进料流量越大,未反应的乙醇的量就越多。所以,随着乙醇进料流量增大,乙醇转化率降低,乙烯收率下降,反应对乙烯的选择性也降低。
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