緒論 第二節(jié) 化學(xué)工藝共性知識(shí)

1、2022-5-101化學(xué)工業(yè)原料資源及其加工利用化學(xué)工業(yè)原料資源及其加工利用化工生產(chǎn)過(guò)程及流程化工生產(chǎn)過(guò)程及流程化工過(guò)程的主要效率指標(biāo)化工過(guò)程的主要效率指標(biāo)反應(yīng)條件對(duì)化學(xué)平衡和反應(yīng)速率的影響反應(yīng)條件對(duì)化學(xué)平衡和反應(yīng)速率的影響催化劑的性能及使用催化劑的性能及使用2022-5-102一一 化學(xué)工業(yè)原料資源及其加工利用化學(xué)工業(yè)原料資源及其加工利用石油及其加工利用石油及其加工利用天然氣及其加工利用天然氣及其加工利用煤及其加工利用煤及其加工利用生物質(zhì)及其加工利用生物質(zhì)及其加工利用2022-5-103 世界化學(xué)工業(yè)大致經(jīng)歷了世界化學(xué)工業(yè)大致經(jīng)歷了焦油化工、無(wú)機(jī)焦油化工、無(wú)機(jī)化工、電石乙炔化工化工、電石乙炔

2、化工，直至最近幾十年的，直至最近幾十年的石石油化工油化工幾個(gè)階段。幾個(gè)階段。 二十世紀(jì)初，主要是以二十世紀(jì)初，主要是以煤煤為基礎(chǔ)；為基礎(chǔ)； 五十年代，以五十年代，以煤和石油煤和石油為原料比例占半；為原料比例占半； 六十年代以后，主要（六十年代以后，主要（90%）以）以石油、天石油、天然氣然氣為原料；為原料； 約約10%左右化工產(chǎn)品用左右化工產(chǎn)品用煤和農(nóng)副產(chǎn)品煤和農(nóng)副產(chǎn)品為主為主要原料。要原料。2022-5-1051 石油及其加工產(chǎn)品石油及其加工產(chǎn)品 從地下開(kāi)采出來(lái)的未經(jīng)加工處理的石從地下開(kāi)采出來(lái)的未經(jīng)加工處理的石油稱(chēng)為油稱(chēng)為原油原油，其，其是一種有氣味的呈褐色是一種有氣味的呈褐色的粘稠液體，是

3、多種碳?xì)浠衔锏幕旌系恼吵硪后w，是多種碳?xì)浠衔锏幕旌衔铩Ｒ卜Q(chēng)物。也稱(chēng)“黑色金子黑色金子”。 組成組成：C 83-87%，H 11-14%，O、N、S 1% 2022-5-106 原油一般不直接利用，須經(jīng)過(guò)加工原油一般不直接利用，須經(jīng)過(guò)加工制成各類(lèi)石油產(chǎn)品方可利用。制成各類(lèi)石油產(chǎn)品方可利用。常用的加工方法有四種常用的加工方法有四種： （1）常減壓蒸餾）常減壓蒸餾 （2） 催化裂化催化裂化 （3）催化重整）催化重整 （4） 加氫裂化加氫裂化 2022-5-107 常減壓蒸餾常減壓蒸餾 是石油加工第一道加工方法（龍頭），是石油加工第一道加工方法（龍頭），按沸點(diǎn)不同分出各種餾分油。但所用原油按沸點(diǎn)不

4、同分出各種餾分油。但所用原油要經(jīng)要經(jīng)脫鹽、脫水脫鹽、脫水處理后，方可使用。且處處理后，方可使用。且處理后的原油，需達(dá)到含鹽量理后的原油，需達(dá)到含鹽量50mg/L，H2O量量0.2%的指標(biāo)。根據(jù)需要，有時(shí)的指標(biāo)。根據(jù)需要，有時(shí)采用加堿中和硫化氫或緩蝕劑。采用加堿中和硫化氫或緩蝕劑。 常減壓蒸餾流程見(jiàn)圖常減壓蒸餾流程見(jiàn)圖1所示。所示。 2022-5-1082022-5-109再經(jīng)常壓塔再經(jīng)常壓塔 輕汽油輕汽油-作催化重整原料、作裂解原料。作催化重整原料、作裂解原料。 煤油煤油 -作裂解原料作裂解原料 輕柴油輕柴油-作裂解原料作裂解原料 重柴油重柴油-作催化裂化原料、作裂解原料作催化裂化原料、作裂解

5、原料再經(jīng)減壓塔再經(jīng)減壓塔 減壓柴油減壓柴油-作裂解原料及催化裂化原料作裂解原料及催化裂化原料 減壓餾分油減壓餾分油 減壓渣油減壓渣油-生產(chǎn)石油焦或石油瀝青。生產(chǎn)石油焦或石油瀝青。 2022-5-1010 催化裂化催化裂化 采用常減壓蒸餾得到的汽油量少，采用常減壓蒸餾得到的汽油量少，質(zhì)量又差，質(zhì)量又差，通過(guò)通過(guò)裂化，即發(fā)生芳構(gòu)化、裂化，即發(fā)生芳構(gòu)化、異構(gòu)化、環(huán)烷化，使重質(zhì)燃料裂化成異構(gòu)化、環(huán)烷化，使重質(zhì)燃料裂化成輕質(zhì)燃料輕質(zhì)燃料，同時(shí)使輕質(zhì)燃料的組分發(fā)，同時(shí)使輕質(zhì)燃料的組分發(fā)生變化，汽油質(zhì)量提高。生變化，汽油質(zhì)量提高。 催化裂化工藝流程見(jiàn)圖催化裂化工藝流程見(jiàn)圖2所示。所示。2022-5-1011

6、2022-5-1012 催化裂化產(chǎn)物經(jīng)分餾塔分離，可得催化裂化產(chǎn)物經(jīng)分餾塔分離，可得“二次加工二次加工”汽油、輕柴油汽油、輕柴油。 副產(chǎn)裂化氣即液化氣副產(chǎn)裂化氣即液化氣，可從裂化氣，可從裂化氣中分離得到中分離得到丙烯、正丁烯、異丁烯丙烯、正丁烯、異丁烯，用于生產(chǎn)各種基本有機(jī)化工產(chǎn)品。用于生產(chǎn)各種基本有機(jī)化工產(chǎn)品。 二次加工油質(zhì)量好。二次加工油質(zhì)量好。2022-5-1013 汽油質(zhì)量好壞其主要質(zhì)量之一，是具有汽油質(zhì)量好壞其主要質(zhì)量之一，是具有良好的抗爆性。良好的抗爆性。 抗爆性是衡量汽油質(zhì)量的重要標(biāo)志，常抗爆性是衡量汽油質(zhì)量的重要標(biāo)志，常以辛烷值以辛烷值“O.N.”表示。表示。 “O.N.”越高

7、的汽油，其抗爆性越高，越高的汽油，其抗爆性越高，質(zhì)量越高，而汽油的抗爆性與化學(xué)組成有質(zhì)量越高，而汽油的抗爆性與化學(xué)組成有關(guān)。關(guān)。正構(gòu)烷烴抗爆性最差，帶有很多支鏈正構(gòu)烷烴抗爆性最差，帶有很多支鏈的異構(gòu)烷烴和芳香烴抗爆性最好的異構(gòu)烷烴和芳香烴抗爆性最好，所以從，所以從常減壓蒸餾出發(fā)的餾分，主要含有直鏈烷常減壓蒸餾出發(fā)的餾分，主要含有直鏈烷烴，抗爆性差，辛烷值低，質(zhì)量就差。烴，抗爆性差，辛烷值低，質(zhì)量就差。2022-5-1014 裂化裂化有兩種有兩種: 熱裂化熱裂化， 汽油產(chǎn)品質(zhì)量差汽油產(chǎn)品質(zhì)量差 O.N. 55-65， 催化裂化催化裂化， 汽油產(chǎn)品質(zhì)量好汽油產(chǎn)品質(zhì)量好 O.N. 80以上。以上。

8、熱裂化已被催化裂化所代替。熱裂化已被催化裂化所代替。 2022-5-1015 （3）催化重整）催化重整 催化重整是使石油餾分油經(jīng)過(guò)化催化重整是使石油餾分油經(jīng)過(guò)化學(xué)加工轉(zhuǎn)變?yōu)楦缓紵N的學(xué)加工轉(zhuǎn)變?yōu)楦缓紵N的高辛烷值高辛烷值汽油。汽油。( (催化劑催化劑 Pt/Al2O3) 2022-5-1016催化重整原料催化重整原料： 輕汽油、直餾汽油、二次加工汽油。輕汽油、直餾汽油、二次加工汽油。催化重整汽油催化重整汽油占總汽油產(chǎn)量的占總汽油產(chǎn)量的50%以上。以上。催化重整也是生產(chǎn)芳烴的重要方法之一。催化重整也是生產(chǎn)芳烴的重要方法之一。 催化重整工藝流程見(jiàn)圖催化重整工藝流程見(jiàn)圖3 所示。所示。2022-5-

9、10172022-5-1018 (4)加氫裂化加氫裂化 加氫裂化是在氫存在下進(jìn)行的催化加氫裂化是在氫存在下進(jìn)行的催化裂化反應(yīng)，可得到裂化反應(yīng)，可得到優(yōu)質(zhì)的汽、煤、柴優(yōu)質(zhì)的汽、煤、柴油油，如航空噴氣燃料和優(yōu)質(zhì)輕柴油。如航空噴氣燃料和優(yōu)質(zhì)輕柴油。 2022-5-1019 特點(diǎn)特點(diǎn)： 原料用重質(zhì)餾分油等，選擇范圍廣原料用重質(zhì)餾分油等，選擇范圍廣； 裂化后，產(chǎn)生低級(jí)烷烴作化工原料裂化后，產(chǎn)生低級(jí)烷烴作化工原料； 加氫減壓油可作生產(chǎn)乙烯的裂解原料加氫減壓油可作生產(chǎn)乙烯的裂解原料. .2022-5-10202022-5-10212 天然氣及其加工產(chǎn)品天然氣及其加工產(chǎn)品干性天然氣，干性天然氣，C10含量含量

10、90% 不可液化不可液化 濕性天然氣，濕性天然氣， C10含量含量90% 可壓縮液化可壓縮液化 天然氣是埋藏在地下，自然噴出或人天然氣是埋藏在地下，自然噴出或人工開(kāi)采出來(lái)的可燃性氣體的總稱(chēng)工開(kāi)采出來(lái)的可燃性氣體的總稱(chēng)。天然氣的分類(lèi)有兩種：天然氣的分類(lèi)有兩種： 化學(xué)組成不同：化學(xué)組成不同： 2022-5-1022 氣井氣（氣田），氣井氣（氣田）， 干性天然氣干性天然氣 ， 簡(jiǎn)稱(chēng)干氣；簡(jiǎn)稱(chēng)干氣； 油田氣（油田伴生氣）油田氣（油田伴生氣） 濕性天然氣濕性天然氣 ， 凝析井氣凝析井氣 簡(jiǎn)稱(chēng)濕氣；簡(jiǎn)稱(chēng)濕氣； 礦藏不同礦藏不同：2022-5-1023甲烷的化工利用主要有三個(gè)途徑甲烷的化工利用主要有三個(gè)途徑

11、： 經(jīng)蒸汽催化轉(zhuǎn)化制成合成氣經(jīng)蒸汽催化轉(zhuǎn)化制成合成氣CO+H2，然后，然后進(jìn)一步合成甲醇、高級(jí)醇、氨、尿素以及碳一進(jìn)一步合成甲醇、高級(jí)醇、氨、尿素以及碳一化學(xué)品。化學(xué)品。 經(jīng)部分氧化制造乙炔，發(fā)展乙炔化學(xué)工業(yè)。經(jīng)部分氧化制造乙炔，發(fā)展乙炔化學(xué)工業(yè)。 直接用于生產(chǎn)各種化工產(chǎn)品，如，炭黑、氫直接用于生產(chǎn)各種化工產(chǎn)品，如，炭黑、氫氰酸、氯甲烷、硝基甲烷等。氰酸、氯甲烷、硝基甲烷等。(從濕氣中分離得到的從濕氣中分離得到的C2+烷烴作為裂解原料烷烴作為裂解原料) 2022-5-10243 煤及其加工產(chǎn)物煤及其加工產(chǎn)物 煤結(jié)構(gòu)很復(fù)雜，以芳香核結(jié)構(gòu)為主，煤結(jié)構(gòu)很復(fù)雜，以芳香核結(jié)構(gòu)為主，具有烷基側(cè)鏈和含雜原子

12、（氧、氮、硫）具有烷基側(cè)鏈和含雜原子（氧、氮、硫）基團(tuán)的高分子化合物基團(tuán)的高分子化合物（M2000）。以。以煤作化工原料，可得到石油化工較難得到煤作化工原料，可得到石油化工較難得到的產(chǎn)品。的產(chǎn)品。 2022-5-1025 煤的煤的化學(xué)加工方法化學(xué)加工方法： 煤的干餾：煤的干餾： 常用高溫干餾（也稱(chēng)煉焦）常用高溫干餾（也稱(chēng)煉焦） 煤的氣化煤的氣化 煤與石灰熔融生產(chǎn)電石煤與石灰熔融生產(chǎn)電石 2022-5-1026 煤的干餾煤的干餾： 將煤隔絕空氣加熱，隨著溫度的升將煤隔絕空氣加熱，隨著溫度的升高，煤中有機(jī)物逐漸開(kāi)始分解，其中高，煤中有機(jī)物逐漸開(kāi)始分解，其中揮發(fā)性物質(zhì)呈氣態(tài)逸出，殘留下不揮揮發(fā)性物質(zhì)

13、呈氣態(tài)逸出，殘留下不揮發(fā)性產(chǎn)物就是焦碳或半焦。發(fā)性產(chǎn)物就是焦碳或半焦。 2022-5-1027 氣體產(chǎn)物經(jīng)洗滌、冷卻等處理后分別氣體產(chǎn)物經(jīng)洗滌、冷卻等處理后分別得到煤焦油、氨、粗苯和焦?fàn)t煤氣。得到煤焦油、氨、粗苯和焦?fàn)t煤氣。 我國(guó)我國(guó)1983年作了統(tǒng)計(jì)，純苯產(chǎn)量的年作了統(tǒng)計(jì)，純苯產(chǎn)量的54.6%和全部的萘、蒽、咔唑等多環(huán)芳和全部的萘、蒽、咔唑等多環(huán)芳烴和雜環(huán)化合物都來(lái)自煤焦油。烴和雜環(huán)化合物都來(lái)自煤焦油。 粗苯主要由苯、甲苯、二甲苯、三甲粗苯主要由苯、甲苯、二甲苯、三甲苯所組成。苯所組成。 焦?fàn)t煤氣經(jīng)分離可得氫氣、甲烷、乙焦?fàn)t煤氣經(jīng)分離可得氫氣、甲烷、乙烯等。烯等。 2022-5-1028 煤

14、的氣化煤的氣化 煤、焦或半焦在高溫常壓或加壓條煤、焦或半焦在高溫常壓或加壓條件下，與氣化劑反應(yīng)轉(zhuǎn)化為一氧化碳、件下，與氣化劑反應(yīng)轉(zhuǎn)化為一氧化碳、氫等可燃性氣體的過(guò)程。氫等可燃性氣體的過(guò)程。 產(chǎn)物可用作合成氣、城市煤氣、工產(chǎn)物可用作合成氣、城市煤氣、工業(yè)用燃料氣。業(yè)用燃料氣。 2022-5-1029（3）煤的液化）煤的液化煤的高溫加氫，稱(chēng)為煤的液化煤的高溫加氫，稱(chēng)為煤的液化 。加。加氫、熱解、脫灰氫、熱解、脫灰 （4） 煤與石灰熔融生產(chǎn)電石煤與石灰熔融生產(chǎn)電石CaO + C CaC2 C2H2 化工原料。化工原料。（如，（如，C2H3Cl等）等） 2022-5-1030 中國(guó)煤化工的發(fā)展前景，重

15、點(diǎn)發(fā)中國(guó)煤化工的發(fā)展前景，重點(diǎn)發(fā)展煤氣化技術(shù)，加強(qiáng)碳一化學(xué)的發(fā)展。展煤氣化技術(shù)，加強(qiáng)碳一化學(xué)的發(fā)展。 由碳一化學(xué)工藝路線(xiàn)制備含氧化合物由碳一化學(xué)工藝路線(xiàn)制備含氧化合物（如，醇、酸、醛、酮、醚等及其衍（如，醇、酸、醛、酮、醚等及其衍生物），將建設(shè)煤化學(xué)聯(lián)合企業(yè)。生物），將建設(shè)煤化學(xué)聯(lián)合企業(yè)。表表14 從煤獲取基本有機(jī)化學(xué)工業(yè)原料的途徑從煤獲取基本有機(jī)化學(xué)工業(yè)原料的途徑2022-5-10312022-5-10324 生物質(zhì)的利用生物質(zhì)的利用 在農(nóng)產(chǎn)品加工過(guò)程中，可得到大量農(nóng)在農(nóng)產(chǎn)品加工過(guò)程中，可得到大量農(nóng)副產(chǎn)品和農(nóng)業(yè)廢物，其中含纖維素、半副產(chǎn)品和農(nóng)業(yè)廢物，其中含纖維素、半纖維素、淀粉、糖類(lèi)和油脂的

16、生物質(zhì)均纖維素、淀粉、糖類(lèi)和油脂的生物質(zhì)均可為基本有機(jī)化學(xué)工業(yè)提供原料和產(chǎn)品?？蔀榛居袡C(jī)化學(xué)工業(yè)提供原料和產(chǎn)品。（1）農(nóng)林副產(chǎn)品）農(nóng)林副產(chǎn)品*玉米芯玉米芯-糠醛（萃取劑）糠醛（萃取劑） 2022-5-1033多縮己糖多縮己糖 水解可得單糖。水解可得單糖。（淀粉）（淀粉） 發(fā)酵可得酒精，副產(chǎn)雜醇油。發(fā)酵可得酒精，副產(chǎn)雜醇油。 (C6H10O5) n 多縮戊糖多縮戊糖 戊糖戊糖 + 3H2O（C5H8O4）n C5H10O5 （ 糠醛）糠醛） 此法是工業(yè)上生產(chǎn)糠醛的唯一方法此法是工業(yè)上生產(chǎn)糠醛的唯一方法。 OCHO 纖維素含多縮己糖纖維素含多縮己糖，半纖維素含多縮己半纖維素含多縮己糖和糖和多縮戊

17、糖。多縮戊糖。 2022-5-1034 糠醛糠醛是有機(jī)化工的一種重要原料，可是有機(jī)化工的一種重要原料，可用來(lái)生產(chǎn)糠醛苯酚樹(shù)脂、糠醇樹(shù)脂、順用來(lái)生產(chǎn)糠醛苯酚樹(shù)脂、糠醇樹(shù)脂、順丁烯二酸酐、合成纖維及醫(yī)藥產(chǎn)品。丁烯二酸酐、合成纖維及醫(yī)藥產(chǎn)品。 提取提取色素色素（辣椒（辣椒-紅色素）紅色素）植物花植物花-香精、松節(jié)油香精、松節(jié)油2022-5-1035（2）動(dòng)植物油）動(dòng)植物油-硬化油、硬脂酸、甘硬化油、硬脂酸、甘油油（3）海洋化工）海洋化工-天然氣、烴類(lèi)水合物天然氣、烴類(lèi)水合物 目前，生物質(zhì)的利用，這項(xiàng)工作做目前，生物質(zhì)的利用，這項(xiàng)工作做得越來(lái)越多，如利用稻桿等生產(chǎn)羧甲得越來(lái)越多，如利用稻桿等生產(chǎn)羧甲基

18、纖維素等。基纖維素等。2022-5-1036二二 化工生產(chǎn)過(guò)程及流程化工生產(chǎn)過(guò)程及流程化工生產(chǎn)過(guò)程化工生產(chǎn)過(guò)程化工生產(chǎn)工藝流程化工生產(chǎn)工藝流程2022-5-10371 化工生產(chǎn)過(guò)程化工生產(chǎn)過(guò)程化工生產(chǎn)過(guò)程由化工生產(chǎn)過(guò)程由三個(gè)步驟三個(gè)步驟組成組成原料預(yù)處理原料預(yù)處理化學(xué)反應(yīng)化學(xué)反應(yīng)產(chǎn)品分離及精制產(chǎn)品分離及精制2022-5-10382 化工生產(chǎn)工藝流程化工生產(chǎn)工藝流程 原料經(jīng)過(guò)包括物質(zhì)和能量轉(zhuǎn)換的一系列加工，原料經(jīng)過(guò)包括物質(zhì)和能量轉(zhuǎn)換的一系列加工，轉(zhuǎn)變成所需產(chǎn)品，實(shí)施轉(zhuǎn)換需要有相應(yīng)的功能單轉(zhuǎn)變成所需產(chǎn)品，實(shí)施轉(zhuǎn)換需要有相應(yīng)的功能單元來(lái)完成，按物料加工順序?qū)⑦@些功能單元有機(jī)元來(lái)完成，按物料加工順序?qū)?/p>

19、這些功能單元有機(jī)地組合起來(lái)，構(gòu)筑成地組合起來(lái)，構(gòu)筑成工藝流程工藝流程。 將原料轉(zhuǎn)變成化工產(chǎn)品的工藝流程稱(chēng)為將原料轉(zhuǎn)變成化工產(chǎn)品的工藝流程稱(chēng)為化工生化工生產(chǎn)工藝流程產(chǎn)工藝流程。 用圖示來(lái)表達(dá)工藝流程的圖稱(chēng)為用圖示來(lái)表達(dá)工藝流程的圖稱(chēng)為工藝流程圖工藝流程圖。39化工生產(chǎn)工藝流程組織化工生產(chǎn)工藝流程組織 推論分析法推論分析法從從“目標(biāo)目標(biāo)”出發(fā)對(duì)不同功能的單元進(jìn)行邏輯組合出發(fā)對(duì)不同功能的單元進(jìn)行邏輯組合化工工藝過(guò)程的化工工藝過(guò)程的“洋蔥洋蔥”模型模型反應(yīng)器反應(yīng)器分離與再循環(huán)分離與再循環(huán)換熱網(wǎng)絡(luò)換熱網(wǎng)絡(luò)公用工程公用工程40化工生產(chǎn)工藝流程組織化工生產(chǎn)工藝流程組織 功能分析法功能分析法分析每個(gè)單元的基本

20、功能和屬性，列出不同方案分析每個(gè)單元的基本功能和屬性，列出不同方案不同功能單元的實(shí)施方法不同功能單元的實(shí)施方法不同設(shè)備型式不同設(shè)備型式不同流程方案不同流程方案具有相同整體功具有相同整體功能能41化工生產(chǎn)工藝流程組織化工生產(chǎn)工藝流程組織 形態(tài)分析法形態(tài)分析法對(duì)不同流程方案精確分析評(píng)價(jià)，擇優(yōu)汰劣對(duì)不同流程方案精確分析評(píng)價(jià)，擇優(yōu)汰劣原原 則則l是否滿(mǎn)足所要求的技術(shù)指標(biāo)是否滿(mǎn)足所要求的技術(shù)指標(biāo)l經(jīng)濟(jì)指標(biāo)的先進(jìn)性經(jīng)濟(jì)指標(biāo)的先進(jìn)性l環(huán)境、安全和法律環(huán)境、安全和法律l技術(shù)資料的完整性和可信度技術(shù)資料的完整性和可信度2022-5-1042三三 化工過(guò)程的主要效率指標(biāo)化工過(guò)程的主要效率指標(biāo)1 生產(chǎn)能力和生產(chǎn)強(qiáng)度

21、生產(chǎn)能力和生產(chǎn)強(qiáng)度生產(chǎn)能力生產(chǎn)能力 指一個(gè)設(shè)備、一套裝置或一個(gè)工廠(chǎng)在單位時(shí)指一個(gè)設(shè)備、一套裝置或一個(gè)工廠(chǎng)在單位時(shí)間內(nèi)生產(chǎn)的產(chǎn)品量，或在單位時(shí)間內(nèi)處理的原間內(nèi)生產(chǎn)的產(chǎn)品量，或在單位時(shí)間內(nèi)處理的原料量。其單位為料量。其單位為kg/h，t/d或或kt/a，萬(wàn)，萬(wàn)t/a等。等。設(shè)計(jì)能力設(shè)計(jì)能力 設(shè)備或裝置在最佳條件下可以達(dá)到的最大生設(shè)備或裝置在最佳條件下可以達(dá)到的最大生產(chǎn)能力，稱(chēng)為設(shè)計(jì)能力。產(chǎn)能力，稱(chēng)為設(shè)計(jì)能力。2022-5-1043生產(chǎn)強(qiáng)度生產(chǎn)強(qiáng)度為設(shè)備的單位特征幾何量的生產(chǎn)能力。為設(shè)備的單位特征幾何量的生產(chǎn)能力。即設(shè)備的單位體積的生產(chǎn)能力，或單位面積的即設(shè)備的單位體積的生產(chǎn)能力，或單位面積的生產(chǎn)能

22、力。其單位為生產(chǎn)能力。其單位為kg/(hm3)，t/(dm3)，或或kg/(hm2)，或，或t/(dm2)等。等。生產(chǎn)強(qiáng)度指標(biāo)生產(chǎn)強(qiáng)度指標(biāo)主要用于比較相同反應(yīng)過(guò)程或物主要用于比較相同反應(yīng)過(guò)程或物理加工過(guò)程的設(shè)備或裝置的優(yōu)劣。理加工過(guò)程的設(shè)備或裝置的優(yōu)劣。設(shè)備中進(jìn)行的過(guò)程速率高，其生產(chǎn)強(qiáng)度就高。設(shè)備中進(jìn)行的過(guò)程速率高，其生產(chǎn)強(qiáng)度就高。2022-5-10442 轉(zhuǎn)化率、選擇性和收率轉(zhuǎn)化率、選擇性和收率%100 該該反反應(yīng)應(yīng)物物的的起起始始量量某某一一反反應(yīng)應(yīng)物物的的轉(zhuǎn)轉(zhuǎn)化化量量X（1）轉(zhuǎn)化率）轉(zhuǎn)化率轉(zhuǎn)化率表征原料的轉(zhuǎn)化程度，反映了反應(yīng)進(jìn)程。轉(zhuǎn)化率表征原料的轉(zhuǎn)化程度，反映了反應(yīng)進(jìn)程。轉(zhuǎn)化率越大，參加

23、反應(yīng)的原料愈多。轉(zhuǎn)化率越大，參加反應(yīng)的原料愈多。使用時(shí)，使用時(shí)，注意單位要統(tǒng)一注意單位要統(tǒng)一，可用摩爾，可用摩爾（mol）；質(zhì)量（）；質(zhì)量（kg）；體積（）；體積（L）。）。2022-5-1045（2）單程轉(zhuǎn)化率（用于循環(huán)過(guò)程）單程轉(zhuǎn)化率（用于循環(huán)過(guò)程）X單單 X總總%100AA 的的量量組組分分混混合合進(jìn)進(jìn)入入反反應(yīng)應(yīng)器器物物料料中中在在反反應(yīng)應(yīng)器器中中的的轉(zhuǎn)轉(zhuǎn)化化量量組組分分單單X%100AA的量新鮮原料中組分在反應(yīng)器中的轉(zhuǎn)化量組分總X2022-5-1046(3)(3)選擇性選擇性S（selectivity） %100 論量論量計(jì)算應(yīng)得的目的產(chǎn)物理計(jì)算應(yīng)得的目的產(chǎn)物理按某反應(yīng)物的轉(zhuǎn)化總量按

24、某反應(yīng)物的轉(zhuǎn)化總量實(shí)際所得的目的產(chǎn)物量實(shí)際所得的目的產(chǎn)物量S 也可用目的產(chǎn)物需消耗的某反應(yīng)物量也可用目的產(chǎn)物需消耗的某反應(yīng)物量與實(shí)際轉(zhuǎn)化掉的該反應(yīng)物量之比。與實(shí)際轉(zhuǎn)化掉的該反應(yīng)物量之比。2022-5-1047（4）收率和質(zhì)量收率收率和質(zhì)量收率 %100 某某反反應(yīng)應(yīng)物物的的起起始始質(zhì)質(zhì)量量目目的的產(chǎn)產(chǎn)物物的的生生成成質(zhì)質(zhì)量量質(zhì)質(zhì)量量收收率率選擇性轉(zhuǎn)化率該反應(yīng)物的起始量應(yīng)物的量轉(zhuǎn)化為目的產(chǎn)物的某反收率%100反應(yīng)物的量單位：摩爾單位或質(zhì)量單位。反應(yīng)物的量單位：摩爾單位或質(zhì)量單位。2022-5-1048有循環(huán)時(shí)：有循環(huán)時(shí)： %100質(zhì)量新鮮的某反應(yīng)物的起始所得目的產(chǎn)物的質(zhì)量總質(zhì)量收率選擇性總轉(zhuǎn)化率

25、）新鮮的該反應(yīng)物的量（）應(yīng)物的量（轉(zhuǎn)化為目的產(chǎn)物的某反總收率%100molmol反應(yīng)物的量單位：摩爾單位或質(zhì)量單位。反應(yīng)物的量單位：摩爾單位或質(zhì)量單位。2022-5-10493 平衡轉(zhuǎn)化率和平衡產(chǎn)率的計(jì)算平衡轉(zhuǎn)化率和平衡產(chǎn)率的計(jì)算可逆反應(yīng)可逆反應(yīng)達(dá)到平衡時(shí)的轉(zhuǎn)化率稱(chēng)為達(dá)到平衡時(shí)的轉(zhuǎn)化率稱(chēng)為平衡轉(zhuǎn)化率平衡轉(zhuǎn)化率。達(dá)平衡時(shí)所得產(chǎn)物的產(chǎn)率為達(dá)平衡時(shí)所得產(chǎn)物的產(chǎn)率為平衡產(chǎn)率平衡產(chǎn)率。平衡轉(zhuǎn)化率和平衡產(chǎn)率是可逆反應(yīng)所能達(dá)平衡轉(zhuǎn)化率和平衡產(chǎn)率是可逆反應(yīng)所能達(dá)到的極限值（最大值）。到的極限值（最大值）。平衡轉(zhuǎn)化率和平衡產(chǎn)率與化學(xué)平衡常數(shù)有關(guān)。平衡轉(zhuǎn)化率和平衡產(chǎn)率與化學(xué)平衡常數(shù)有關(guān)。2022-5-1050如：

26、如：CO+H2O H2+CO21111222OHCOCOHPppppK 反應(yīng)壓力不高低于反應(yīng)壓力不高低于3MPa，反，反應(yīng)溫度較高，應(yīng)溫度較高，200以上的以上的條件，可按理想氣體處理。條件，可按理想氣體處理。水蒸汽過(guò)量，計(jì)算水蒸汽過(guò)量，計(jì)算CO的平衡轉(zhuǎn)化率。的平衡轉(zhuǎn)化率。設(shè)設(shè)CO的平衡轉(zhuǎn)化率為的平衡轉(zhuǎn)化率為x，反應(yīng)前，反應(yīng)前CO有有amol，H2O有有bmol，無(wú)，無(wú)H2和和CO2。)()(axbxaaxaxKP 1H2的產(chǎn)率的產(chǎn)率=xaax Note:非理想氣體，其壓力要校正。非理想氣體，其壓力要校正。2022-5-1051四四 反應(yīng)條件對(duì)化學(xué)平衡和反應(yīng)速率的影響反應(yīng)條件對(duì)化學(xué)平衡和反應(yīng)速

27、率的影響1 溫度的影響溫度的影響反應(yīng)條件反應(yīng)條件：反應(yīng)溫度、壓力、濃度、反應(yīng)時(shí)間、原料：反應(yīng)溫度、壓力、濃度、反應(yīng)時(shí)間、原料純度和配比、進(jìn)料量等。純度和配比、進(jìn)料量等。（1）溫度對(duì)化學(xué)平衡的影響）溫度對(duì)化學(xué)平衡的影響可逆反應(yīng)適用可逆反應(yīng)適用吸熱反應(yīng)吸熱反應(yīng)H0，TK產(chǎn)物的平衡產(chǎn)率產(chǎn)物的平衡產(chǎn)率放熱反應(yīng)放熱反應(yīng)H0，TK產(chǎn)物的平衡產(chǎn)率產(chǎn)物的平衡產(chǎn)率 TK產(chǎn)物的平衡產(chǎn)率產(chǎn)物的平衡產(chǎn)率 CRTHK 3032.log 2022-5-1052（2）溫度對(duì)反應(yīng)速率的影響）溫度對(duì)反應(yīng)速率的影響反應(yīng)速率指單位時(shí)間、單位體積某反應(yīng)物組分的反應(yīng)速率指單位時(shí)間、單位體積某反應(yīng)物組分的消耗量或某產(chǎn)物的生成量。消耗量或

28、某產(chǎn)物的生成量。aA + bB dD 反應(yīng)速率：反應(yīng)速率：DBACBADBACBAccckccckr)/exp(RTEAk任何反應(yīng)有：任何反應(yīng)有：Tk不可逆反應(yīng)，不可逆反應(yīng)，Tkr;可逆反應(yīng)可逆反應(yīng)2022-5-1053 可逆吸熱反應(yīng)，可逆吸熱反應(yīng)，Tr?？赡娣艧岱磻?yīng)可逆放熱反應(yīng)，隨，隨T增加，增加，r有三種變化情況：有三種變化情況：T較低時(shí)，較低時(shí)，T0 CTr0 CTrT=TOP， TTOP，0 CTr r達(dá)到極大值時(shí)即達(dá)到極大值時(shí)即 ，所對(duì)應(yīng)的溫度稱(chēng)為，所對(duì)應(yīng)的溫度稱(chēng)為最佳反應(yīng)溫度最佳反應(yīng)溫度，亦稱(chēng)，亦稱(chēng)最適宜溫度最適宜溫度。0 CTr2022-5-1054最佳反應(yīng)溫度的計(jì)算公式：最佳反

29、應(yīng)溫度的計(jì)算公式：EEEERTTTeeOPln 1對(duì)于不同的組成或轉(zhuǎn)化率對(duì)于不同的組成或轉(zhuǎn)化率X，TOP值是不同的，值是不同的，隨轉(zhuǎn)化率的升高，隨轉(zhuǎn)化率的升高，TOP下降。下降?；罨懿煌?，活化能不同，TOP值也不同。即不同的可逆值也不同。即不同的可逆放熱反應(yīng)，有不同的放熱反應(yīng)，有不同的TOP值。值。實(shí)際操作溫度須隨反應(yīng)的進(jìn)行，逐漸降低。實(shí)際操作溫度須隨反應(yīng)的進(jìn)行，逐漸降低。2022-5-10552 濃度的影響濃度的影響反應(yīng)物濃度愈高，反應(yīng)速率愈快。反應(yīng)物濃度愈高，反應(yīng)速率愈快。反應(yīng)初期，反應(yīng)物濃度高，反應(yīng)速率大，隨著反應(yīng)反應(yīng)初期，反應(yīng)物濃度高，反應(yīng)速率大，隨著反應(yīng)的進(jìn)行，反應(yīng)物不斷消耗，反應(yīng)

30、速率逐漸下降。的進(jìn)行，反應(yīng)物不斷消耗，反應(yīng)速率逐漸下降。對(duì)于可逆反應(yīng)，為了使平衡向產(chǎn)物方向移動(dòng)，可采對(duì)于可逆反應(yīng)，為了使平衡向產(chǎn)物方向移動(dòng)，可采用增加反應(yīng)物濃度或不斷移走產(chǎn)物的辦法，最終用增加反應(yīng)物濃度或不斷移走產(chǎn)物的辦法，最終可增加產(chǎn)物的產(chǎn)率?？稍黾赢a(chǎn)物的產(chǎn)率。有兩種以上反應(yīng)物參加，一般價(jià)高難得的反應(yīng)物有兩種以上反應(yīng)物參加，一般價(jià)高難得的反應(yīng)物不過(guò)量，其他反應(yīng)物過(guò)量。不過(guò)量，其他反應(yīng)物過(guò)量。 若某一反應(yīng)物過(guò)量對(duì)反應(yīng)或設(shè)備有影響，則不若某一反應(yīng)物過(guò)量對(duì)反應(yīng)或設(shè)備有影響，則不選擇過(guò)量。選擇過(guò)量。2022-5-10563 壓力的影響壓力的影響壓力對(duì)液相和固相反應(yīng)的平衡影響小。壓力對(duì)液相和固相反應(yīng)的

31、平衡影響小。壓力對(duì)氣相和氣固相反應(yīng)的平衡影響大。壓力對(duì)氣相和氣固相反應(yīng)的平衡影響大。2022-5-1057 對(duì)分子數(shù)增加的反應(yīng)（對(duì)分子數(shù)增加的反應(yīng)（0 0） 對(duì)分子數(shù)減少的反應(yīng)（對(duì)分子數(shù)減少的反應(yīng)（ 0 0） 降低壓力可以提高平衡產(chǎn)率。降低壓力可以提高平衡產(chǎn)率。壓力升高，產(chǎn)物的平衡產(chǎn)率增大。壓力升高，產(chǎn)物的平衡產(chǎn)率增大。 對(duì)分子數(shù)沒(méi)有變化的反應(yīng)（對(duì)分子數(shù)沒(méi)有變化的反應(yīng)（ =0=0） 壓力對(duì)平衡產(chǎn)率無(wú)影響。壓力對(duì)平衡產(chǎn)率無(wú)影響。2022-5-1058壓力增加壓力增加可減少反應(yīng)氣體體積，增加濃度，提高可減少反應(yīng)氣體體積，增加濃度，提高反應(yīng)速率，從而提高設(shè)備的生產(chǎn)能力，但壓力反應(yīng)速率，從而提高設(shè)備的

32、生產(chǎn)能力，但壓力過(guò)高，能耗增大，對(duì)設(shè)備密封及耐壓要求高，過(guò)高，能耗增大，對(duì)設(shè)備密封及耐壓要求高，成本增加，反而不經(jīng)濟(jì)。成本增加，反而不經(jīng)濟(jì)。對(duì)于增分子反應(yīng)，對(duì)于增分子反應(yīng)，降低壓力降低壓力（減壓、真空）操作（減壓、真空）操作不安全，往往采用添加惰性組分的辦法以降低不安全，往往采用添加惰性組分的辦法以降低反應(yīng)物的分壓，但添加量是有限的，太多也不反應(yīng)物的分壓，但添加量是有限的，太多也不利。利。2022-5-1059五五 催化劑的性能及使用催化劑的性能及使用催化劑：催化劑：在一個(gè)反應(yīng)系統(tǒng)中因加入了某種物質(zhì)而使化學(xué)反應(yīng)在一個(gè)反應(yīng)系統(tǒng)中因加入了某種物質(zhì)而使化學(xué)反應(yīng)速率明顯加快，但該物質(zhì)在反應(yīng)前后的數(shù)量和

33、化速率明顯加快，但該物質(zhì)在反應(yīng)前后的數(shù)量和化學(xué)性質(zhì)不變，稱(chēng)這種物質(zhì)為學(xué)性質(zhì)不變，稱(chēng)這種物質(zhì)為催化劑催化劑。催化劑作用：催化劑作用：（1）提高反應(yīng)速率和選擇性。）提高反應(yīng)速率和選擇性。（2）改進(jìn)操作條件。采用或改進(jìn)催化劑可以降低反應(yīng)溫）改進(jìn)操作條件。采用或改進(jìn)催化劑可以降低反應(yīng)溫度和操作壓力、可以提高化學(xué)加工過(guò)程的效率。度和操作壓力、可以提高化學(xué)加工過(guò)程的效率。（3）催化劑有助于開(kāi)發(fā)新的反應(yīng)過(guò)程，發(fā)展新的化工技術(shù)。）催化劑有助于開(kāi)發(fā)新的反應(yīng)過(guò)程，發(fā)展新的化工技術(shù)。（4）催化劑在能源開(kāi)發(fā)和消除污染中可發(fā)揮重要作用。）催化劑在能源開(kāi)發(fā)和消除污染中可發(fā)揮重要作用。2022-5-10601 催化劑的基本

34、特征催化劑的基本特征催化劑是參與了反應(yīng)的，但反應(yīng)終了時(shí)，催催化劑是參與了反應(yīng)的，但反應(yīng)終了時(shí)，催化劑本身未發(fā)生化學(xué)性質(zhì)和數(shù)量的變化?；瘎┍旧砦窗l(fā)生化學(xué)性質(zhì)和數(shù)量的變化。催化劑只能縮短達(dá)到化學(xué)平衡的時(shí)間（即加速催化劑只能縮短達(dá)到化學(xué)平衡的時(shí)間（即加速作用），但不能改變平衡。作用），但不能改變平衡。催化劑具有明顯的選擇性，特定的催化劑只能催化劑具有明顯的選擇性，特定的催化劑只能催化特定的反應(yīng)。催化特定的反應(yīng)。催化劑不能使熱力學(xué)上不可能進(jìn)行的反應(yīng)發(fā)生。催化劑不能使熱力學(xué)上不可能進(jìn)行的反應(yīng)發(fā)生。催化劑是以同樣的倍率提高正、逆反應(yīng)速率的，能催化劑是以同樣的倍率提高正、逆反應(yīng)速率的，能加速正反應(yīng)速率的催化

35、劑，也必然能加速逆反應(yīng)。加速正反應(yīng)速率的催化劑，也必然能加速逆反應(yīng)。22CHCH 22CHCH CHOCH3OHCO222PdClAgO2022-5-10612 催化劑的分類(lèi)催化劑的分類(lèi)按催化反應(yīng)體系的按催化反應(yīng)體系的物相均一性物相均一性分：分：均相和非均相催均相和非均相催化劑?；瘎?。按按反應(yīng)類(lèi)別反應(yīng)類(lèi)別分分：加氫、脫氫、氧化、裂化、聚合、烷：加氫、脫氫、氧化、裂化、聚合、烷基化、羰基化、鹵化等催化劑。（功能催化劑）基化、羰基化、鹵化等催化劑。（功能催化劑）按按反應(yīng)機(jī)理反應(yīng)機(jī)理分：分：氧化還原型催化劑、酸堿催化劑等。氧化還原型催化劑、酸堿催化劑等。按適用條件下所用按適用條件下所用催化劑的物態(tài)催

36、化劑的物態(tài)分分：金屬催化劑、氧：金屬催化劑、氧化物催化劑、硫化物催化劑、絡(luò)合物催化劑、酸催化物催化劑、硫化物催化劑、絡(luò)合物催化劑、酸催化劑、堿催化劑等?；瘎?、堿催化劑等。2022-5-10623 工業(yè)催化劑使用中的有關(guān)問(wèn)題工業(yè)催化劑使用中的有關(guān)問(wèn)題（1）工業(yè)催化劑的使用性能）工業(yè)催化劑的使用性能活性?；钚浴４呋瘎?yīng)具有足夠高的活性。催化劑應(yīng)具有足夠高的活性。選擇性。選擇性。催化劑應(yīng)具有較高的選擇性。催化劑應(yīng)具有較高的選擇性?；钚栽礁邉t原料的轉(zhuǎn)化率愈高。活性越高則原料的轉(zhuǎn)化率愈高。催化劑活性愈高則需要的反應(yīng)溫度愈低。催化劑活性愈高則需要的反應(yīng)溫度愈低。當(dāng)催化劑的活性與選擇性難以?xún)扇涿罆r(shí)，若反應(yīng)原料當(dāng)催化劑的活性與選擇性難以?xún)扇涿罆r(shí)，若反應(yīng)原料昂貴或產(chǎn)物分離很困難，宜選用選擇性高的催化劑；昂貴或產(chǎn)物分離很困難，宜選用選擇性高的催化劑；若原料價(jià)廉易得產(chǎn)物易分離，則可選用活性高的催化劑。若原料價(jià)廉