《化学与技术》模块中石油催化裂化的实验条件优化探究.docVIP

《化学与技术》模块中 石油催化裂化的实验条件优化探究 摘要：石油催化裂化是中学《化学与技术》模块中一个难度较大的实验，为此，我们采用了正交试验法对该实验方案进行了优化，取得了良好的实验效果。 关键词：正交试验法 石油催化裂化 实验方案 石油催化裂化的探究活动是把石油化工直观化、微型化和实验化，以便于让学生对石油化工设备、原理、过程等有一个整体的认识。《化学与技术》[1]模块中选择该实验是很有价值意义的，可以培养学生的实验能力和探究意识。但在实际的实验探究中发现，该实验难度较大、耗时较长，现象不明显等，因此探究该实验的最佳反应条件是很有必要的。正交试验法[2]、[3]是一种设计实验方案和分析实验验结果的一种试验方法，在工农业生产和科学实验等方面有重要应用。为此，我们运用正交试验法对该实验条件进行了探索，取得了良好的实验效果。 1 实验装置 　 2 实验方案的设计 根据本实验的特点和正交试验法的要求，我们确定本试验的指标、因素和水平，选用了正交表，进行了表头设计，列出了试验方案。 在本实验中我们把加热方式（A）、加热时间（B）和液体石蜡的体积（毫升）与催化剂的质量（克）之比（C）作为影响实验结果的三个主要因素，同时选用了加热方式（A）的三个水平：普通酒精灯、加罩酒精灯和加罩酒精灯，分别表示为A1、A2、A3 ；选用了加热时间（B）的三个水平：即4分钟、6分钟和8分钟，分别表示为B1、B2、、B3；又选用了体积与质量比［液体石蜡的体积（毫升）与催化剂的质量（克）之比，C］的三个水平：即：1:1、1.5:1和2:1，分别表示为C1、C2、和C3。 2.1 试验指标 指标甲：酸性高锰酸钾溶液褪色时间。其时间越短越好。 指标乙：裂化油的体积。其体积越大越好（以滴数表示）。 2.2 试验的因素和水平 （1）加热方式（A）：普通酒精灯和加罩酒精灯。 （2）加热时间（B）：4分钟、6分钟和8分钟。 （3）体积与质量比［液体石蜡的体积（毫升）与催化剂Al2O3的质量（克）之比。C］：1:1、1.5:1和2:1。 表1：因素水平表 因素 水平 1（A） 2（B） 3（C） 1 2 3 普通酒精灯 加罩酒精灯 加罩酒精灯 4分钟 6分钟 8分钟 1：1 1.5：1 2：1 用正交试验法设计化学实验，需要事先选好正交表，根据本实验的特点，我们选用了一张L9（34）正交表（见表2） 表2：正交表L9（34） 列号 实验号 1（A）　2（B）　3（C）　4（D） 1 2 3 4 5 6 7 8 9 1　　　　1　　　　1　　　　1 1　　　　2　　　　2　　　　2 1　　　　3　　　　3　　　　3 2　　　　1　　　　2　　　　3 2　　　　2　　　　3　　　　1 2　　　　3　　　　1　　　　2 3　　　　1　　　　3　　　　2 3　　　　2　　　　1　　　　3 3　　　　3　　　　2　　　　1 根据表1和表2，我们设计出了试验方案表（表3）。 表3：试验方案表 因素 列号 试验号 1（A） 加热方式 2（B） 加热时间 （分钟） 3（C） 体积与质量比 指标甲 （时间） 指标乙 （滴数） 1 2 3 4 5 6 7 8 9 普通酒精灯⑴ 普通酒精灯⑴ 普通酒精灯⑴ 加罩酒精灯⑵ 加罩酒精灯⑵ 加罩酒精灯⑵ 加罩酒精灯⑶ 加罩酒精灯⑶ 加罩酒精灯⑶ 4　⑴ 6　⑵ 8　⑶ 4　⑴ 6　⑵ 8　⑶ 4　⑴ 6　⑵ 8　⑶ 1：1　　⑴ 1.5：1　⑵ 2：1　　⑶ 1.5：1　⑵ 2：1　　⑶ 1：1　　⑴ 2：1　　⑶ 1：1　　⑴ 1.5：1　⑵ 　　 3 实验结果分析 我们按照表3进行化学实验，记录了相关实验结果，计算了试验指标总和以及各列的K和R，并对实验结果进行了分析（见表4），从而探索了本实验的最佳实验条件。 表4：试验结果分析表 因素 列号 试验号 1（A） 加热方式 2（B） 加热时间 （分钟） 3（C） 体积与质量比 指标甲 （时间） 指标乙 （滴数） 1 2 3 4 5 6 7 8 9 普通酒精灯⑴ 普通酒精灯⑴ 普通酒精灯⑴ 加罩酒精灯⑵ 加罩酒精灯⑵ 加罩酒精灯⑵ 加罩酒精灯⑶ 加罩酒精灯⑶ 加罩酒精灯⑶ 4　⑴ 6　⑵ 8　⑶ 4　⑴ 6　⑵ 8　⑶ 4　⑴ 6　⑵ 8　⑶ 1：1　　⑴ 1.5：1　⑵ 2：1　　⑶ 1.5：1　⑵ 2：1　　⑶ 1：1　　⑴ 2：1　　⑶ 1：1　　⑴ 1.5：1　⑵ 3′30″ 3′40″ 3′50″ 2′30″ 3′35″ 2′20″ 3′45″ 2′10″ 2′20″ 12 10 25 52 45 16 36 14 70 指 标 甲 (时间) K1 K2 K3 R 11′ 8′25″ 8′15″ 2′45″ 9′45″ 9′25″ 8′30″ 1′15