乙苯脱氢实验是一个重要的化学实验，旨在通过乙苯的脱氢反应制备苯乙烯。以下是对乙苯脱氢实验的详细介绍：
一、实验目的
了解乙苯脱氢过程：通过实验了解以乙苯为原料，在氧化铁系催化剂作用下，利用固定床反应器装置制备苯乙烯的过程。
掌握催化剂使用：熟悉催化剂的制备、成型及表征方法，认识催化基本原理的应用，掌握反应管催化剂装填及安装，装置各部件连接，以及常用化工仪表的使用。
学习分析方法：熟悉气相色谱法检测各反应组分的方法，确定乙苯转化率、苯乙烯收率与选择性，并关联脱氢反应的转化率、选择性、收率及化学平衡组成与反应温度、压力的关系。
二、实验原理
乙苯脱氢生成苯乙烯和氢气是一个可逆的强烈吸热反应，只有在催化剂存在的高温条件下才能提高产品收率。其主反应方程式为：C6H5C2H5 → C6H5C2H3 + H2。此外，还可能发生芳烃脱氢缩合、苯乙烯聚合生成焦油等副反应。
三、实验装置与仪器
乙苯脱氢实验通常使用固定床反应器作为主要设备，该反应器包括反应管和预热管。此外，还需要以下主要仪器和设备：
计量泵：用于精确控制乙苯和水的进料量。
反应器及电热偶：用于加热反应物并进行温度控制。
冷凝器：用于冷却反应产物，使其易于分离。
气相色谱仪：用于分析产物组成，计算乙苯转化率、苯乙烯选择性和收率。
四、实验步骤
准备阶段：检查实验装置的气密性，确保各部件连接紧密无泄漏；将催化剂装入反应管中，并进行预热处理。
进料与反应：按照一定比例将乙苯和水通过计量泵送入预热器进行汽化混合，然后送入反应器中在催化剂作用下进行脱氢反应。
产物收集与分析：反应产物经过冷凝器冷却后收集，并通过气相色谱仪进行分析，计算乙苯转化率、苯乙烯选择性和收率。
五、实验条件与影响因素
温度：乙苯脱氢反应为吸热反应，提高温度有利于提高反应的平衡转化率。但温度过高会导致副反应增加，使苯乙烯选择性下降，能耗增大。因此，需要控制适宜的反应温度。
压力：降低反应体系压力有利于平衡向脱氢方向移动，从而提高乙苯转化率。实验中常采用水蒸气作为稀释剂来降低乙苯分压。
空速：乙苯脱氢反应中的副反应和连串副反应随着接触时间的增加而增加，因此需要采用较高的空速以提高选择性。适宜的空速与催化剂的活性及反应温度有关。
催化剂：催化剂的种类和性能对乙苯脱氢反应有重要影响。常用的催化剂为Fe-K系催化剂，其中Fe2O3为活性组分，K2O为活性促进剂。此外，还可以添加铈、钼、镁等元素以改善催化活性。
六、实验结果与分析
通过实验可以得到不同条件下乙苯脱氢反应的转化率、苯乙烯选择性和收率等数据。通过对这些数据的分析可以了解反应条件对实验结果的影响规律，并优化反应条件以提高产物收率和选择性。
七、注意事项
安全操作：乙苯为易燃易爆物质，实验过程中应严格遵守实验室安全规程进行操作。
精确测量：实验过程中应确保各参数的精确测量和控制以保证实验结果的准确性。
设备维护：实验结束后应对实验装置进行彻底清洗和维护保养以延长设备使用寿命并确保下次实验的顺利进行。