化学工艺的共性知识分析

1、一一 化学工业原料资源及其加工利用化学工业原料资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气及其加工利用天然气及其加工利用煤及其加工利用煤及其加工利用生物质及其加工利用生物质及其加工利用 世界化学工业大致经历了焦油化工、世界化学工业大致经历了焦油化工、无机化工、电石乙炔化工，直至最近几无机化工、电石乙炔化工，直至最近几十年的石油化工几个阶段。十年的石油化工几个阶段。 二十世纪初，主要是以煤为根底；二十世纪初，主要是以煤为根底； 五十年代，以煤和石油为原料比例占五十年代，以煤和石油为原料比例占半；半； 六十年代以后，主要六十年代以后，主要90%90%以石油、以石油、天然气为原料；天然气为

2、原料； 约约10%10%左右化工产品用煤和农副产品左右化工产品用煤和农副产品为主要原料。为主要原料。1 石油及其加工产品石油及其加工产品 从地下开采出来的未经加工处理的从地下开采出来的未经加工处理的石油称为原油，其是一种有气味的呈石油称为原油，其是一种有气味的呈褐色的粘稠液体，是多种碳氢化合物褐色的粘稠液体，是多种碳氢化合物的混合物。也称的混合物。也称“黑色金子。黑色金子。 组成：组成：C 83-87%C 83-87%，H 11-14%H 11-14%，O O、N N、S S 1% 1% 原油一般不直接利用，须经过加工原油一般不直接利用，须经过加工制成各类石油产品方可利用。制成各类石油产品方可

3、利用。常用的加工方法有四种：常用的加工方法有四种： 1 1常减压蒸馏常减压蒸馏 2 2 催化裂化催化裂化 3 3催化重整催化重整 4 4 加氢裂化加氢裂化 常减压蒸馏常减压蒸馏 是石油加工第一道加工方法龙头，是石油加工第一道加工方法龙头，按沸点不同分出各种馏分油。但所用原油按沸点不同分出各种馏分油。但所用原油要经脱盐、脱水处理后，方可使用。且处要经脱盐、脱水处理后，方可使用。且处理后的原油，需到达含盐量理后的原油，需到达含盐量50mg/L50mg/L，H2OH2O量量0.2%0.2%的指标。根据需要，有时采的指标。根据需要，有时采用加碱中和硫化氢或缓蚀剂。用加碱中和硫化氢或缓蚀剂。 教学目的教

4、学目的教学难点教学难点 教学重点教学重点要求学生理解因果分析法步骤，组织设计要求学生理解因果分析法步骤，组织设计工艺流程图工艺流程图 画出石油常减压蒸馏工艺流程图画出石油常减压蒸馏工艺流程图因果分析法分析组织工艺流程因果分析法分析组织工艺流程因果分析法分析工艺流程因果分析法分析工艺流程提出问题提出问题怎样组织设计石油常减压蒸馏怎样组织设计石油常减压蒸馏工艺流程？工艺流程？ 关键：设备？物料线？关键：设备？物料线？解决方法解决方法因果分析法因果分析法因因果果分分析析法法概念概念 根据原料性质和加工要求，分析工艺根据原料性质和加工要求，分析工艺流程需要的主要设备，用物料线连接主要流程需要的主要设备

5、，用物料线连接主要设备，合理补充辅助设备，得到工艺流程设备，合理补充辅助设备，得到工艺流程图的方法，称为工艺流程组织设计因果分图的方法，称为工艺流程组织设计因果分析方法。析方法。两要素：设备、物料线。两要素：设备、物料线。 应用应用 石油常减压蒸馏、催化裂化、催化重石油常减压蒸馏、催化裂化、催化重整、加氢精制、加氢裂化、延迟焦化整、加氢精制、加氢裂化、延迟焦化分分析析问问题题相关重点内容回忆相关重点内容回忆石油常减压蒸馏三个工序石油常减压蒸馏三个工序 石油预处理石油预处理 常压蒸馏常压蒸馏 减压蒸馏减压蒸馏石油预处理工序石油预处理工序分析分析分分析析问问题题 石油粘度高，含盐、含水，导致设备腐

6、石油粘度高，含盐、含水，导致设备腐蚀，在设备内壁结垢影响成品油的组成。蚀，在设备内壁结垢影响成品油的组成。脱除盐分、水分。原料输送需要脱除盐分、水分。原料输送需要泵泵，降，降低粘度需低粘度需加热器加热器，脱盐脱水需要，脱盐脱水需要电场槽电场槽。加工要求加工要求原料性质原料性质脱除低沸点组分需要初馏塔，原料进里泵，脱除低沸点组分需要初馏塔，原料进里泵，加热需要加热器，塔顶需要冷凝器，回流加热需要加热器，塔顶需要冷凝器，回流罐等，别离稍高沸点馏分需要常压塔，进罐等，别离稍高沸点馏分需要常压塔，进料泵，常压炉，塔顶需要冷凝器，回流罐，料泵，常压炉，塔顶需要冷凝器，回流罐，侧线取料汽提塔，汽提塔冷凝器

7、。侧线取料汽提塔，汽提塔冷凝器。常压蒸馏工序分析常压蒸馏工序分析分分析析问问题题加工要求加工要求原料性质原料性质30 400的组分和更高沸点组分。的组分和更高沸点组分。减压蒸馏工序分析减压蒸馏工序分析分分析析问问题题高沸点、高粘度馏分。被加热到高沸点、高粘度馏分。被加热到400以上以上后，就会有局部烃裂解，并在加热炉中结焦。后，就会有局部烃裂解，并在加热炉中结焦。原料性质原料性质加工要求加工要求进料需要进料需要进料泵进料泵，物料预热需要，物料预热需要减压炉减压炉，减，减压降低体系沸点需要压降低体系沸点需要真空系统、减压塔真空系统、减压塔、塔、塔顶低沸组分顶低沸组分冷凝器冷凝器、回流罐回流罐、侧

8、线取料、侧线取料冷凝冷凝器、器、塔底沥青塔底沥青冷凝器冷凝器。 解解决决问问题题石油预处理工序设备：石油预处理工序设备：进料泵、加热器、进料泵、加热器、电场槽。电场槽。常压蒸馏工序设备：常压蒸馏工序设备：初馏塔、进料泵、加初馏塔、进料泵、加热器、初馏塔冷凝器、回流罐、常压塔、热器、初馏塔冷凝器、回流罐、常压塔、进料泵、常压炉、常压塔冷凝器、回流罐、进料泵、常压炉、常压塔冷凝器、回流罐、汽提塔、汽提塔冷凝器。汽提塔、汽提塔冷凝器。 减压蒸馏工序设备：减压蒸馏工序设备：进料泵进料泵、减压炉减压炉、真真空系统、空系统、减压塔减压塔、减压塔冷凝器减压塔冷凝器、回流罐回流罐、冷凝器冷凝器。 解解决决问问

9、题题物料线说明物料线说明主物料线主物料线排污线排污线蒸汽蒸汽真空系统真空系统回流罐回流罐减顶气减顶气蒸蒸汽汽重柴重柴油油轻柴轻柴油油煤煤油油汽汽提提塔塔回流罐回流罐轻汽轻汽油油回流罐回流罐石油石油电场槽电场槽含盐污水去处理含盐污水去处理初初馏馏塔塔常常压压炉炉初顶初顶气气常常压压塔塔常顶常顶气气减减压压塔塔减减压压炉炉减顶减顶油油减减一一减减二二蒸蒸汽汽沥沥青青常压常压汽油汽油真真空空蒸蒸汽汽先经初馏塔先经初馏塔 拔顶气拔顶气 轻汽油轻汽油-作重整原料、裂解原料。作重整原料、裂解原料。 再经常压塔再经常压塔 轻汽油轻汽油-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

10、裂解原料作裂解原料 轻柴油轻柴油-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、作裂解原料再经减压塔再经减压塔 减压柴油减压柴油-作裂解原料及催化裂化原料作裂解原料及催化裂化原料 减压馏分油减压馏分油 减压渣油减压渣油-生产石油焦或石油沥青。生产石油焦或石油沥青。 常减压蒸馏所得的馏分油，有些足常减压蒸馏所得的馏分油，有些足足有余，有些满足不了需要，有些质足有余，有些满足不了需要，有些质量指标达不到要求，因种种原因，还量指标达不到要求，因种种原因，还需进一步加工，充分发挥这些馏分的需进一步加工，充分发挥这些馏分的作用，以满足各种需要。作用，以满足各种需要。 催化

11、裂化催化裂化 采用常减压蒸馏得到的汽油量少，采用常减压蒸馏得到的汽油量少，质量又差，质量又差，通过裂化，即发生芳构化、通过裂化，即发生芳构化、异构化、环烷化，使重质燃料裂化成异构化、环烷化，使重质燃料裂化成轻质燃料轻质燃料，同时使轻质燃料的组分发，同时使轻质燃料的组分发生变化，汽油质量提高。生变化，汽油质量提高。 催化裂化工艺流程见图催化裂化工艺流程见图2所示。所示。 催化裂化产物经分馏塔别离，可得催化裂化产物经分馏塔别离，可得“二次加工汽油、轻柴油。二次加工汽油、轻柴油。 副产裂化气即液化气，可从裂化气副产裂化气即液化气，可从裂化气中别离得到丙烯、正丁烯、异丁烯，中别离得到丙烯、正丁烯、异丁

12、烯，用于生产各种根本有机化工产品。用于生产各种根本有机化工产品。 二次加工油质量好。二次加工油质量好。 汽油质量好坏其主要质量之一，是具有汽油质量好坏其主要质量之一，是具有良好的抗爆性。良好的抗爆性。 抗暴性是衡量汽油质量的重要标志，常抗暴性是衡量汽油质量的重要标志，常以辛烷值以辛烷值“O.N.“O.N.表示。表示。 “O.N. “O.N.越高的汽油，其抗暴性越高，越高的汽油，其抗暴性越高，质量越高，而汽油的抗暴性与化学组成有质量越高，而汽油的抗暴性与化学组成有关。正构烷烃抗暴性最差，带有很多支链关。正构烷烃抗暴性最差，带有很多支链的异构烷烃和芳香烃抗暴性最好，所以从的异构烷烃和芳香烃抗暴性最

13、好，所以从常减压蒸馏出发的馏分，主要含有直链烷常减压蒸馏出发的馏分，主要含有直链烷烃，抗暴性差，辛烷值低，质量就差。烃，抗暴性差，辛烷值低，质量就差。 裂化裂化有两种有两种: 热裂化热裂化， 汽油产品质量差汽油产品质量差 O.N. 55-65， 催化裂化催化裂化， 汽油产品质量好汽油产品质量好 O.N. 80以上。以上。 热裂化已被催化裂化所代替。热裂化已被催化裂化所代替。 3催化重整催化重整 催化重整是使石油馏分油经过化学催化重整是使石油馏分油经过化学加工转变为富含芳烃的高辛烷值汽加工转变为富含芳烃的高辛烷值汽油。油。(催化剂催化剂 Pt/Al2O3) 催化重整原料催化重整原料： 轻汽油、直

14、馏汽油、二次加工汽油。轻汽油、直馏汽油、二次加工汽油。催化重整汽油催化重整汽油占总汽油产量的占总汽油产量的50%以上。以上。催化重整也是生产芳烃的重要方法之一。催化重整也是生产芳烃的重要方法之一。 催化重整工艺流程见图催化重整工艺流程见图3 所示。所示。 (4)加氢裂化加氢裂化 加轻裂化是在氢存在下进展的催化加轻裂化是在氢存在下进展的催化裂化反响，可得到优质的汽、煤、柴裂化反响，可得到优质的汽、煤、柴油，如航空喷气燃料和优质轻柴油。油，如航空喷气燃料和优质轻柴油。 特点：特点：原料用重质馏分油等，选择范围广；原料用重质馏分油等，选择范围广； 裂化后，产生低级烷烃作化工原料；裂化后，产生低级烷烃

15、作化工原料； 加氢减压油可作生产乙烯的裂解原料。加氢减压油可作生产乙烯的裂解原料。石化厂有此装置石化厂有此装置 加氢精制加氢精制临氢降凝临氢降凝延迟焦化延迟焦化2 天然气及其加工产品天然气及其加工产品干性天然气，干性天然气，C10含量含量90% 不可液化不可液化 湿性天然气，湿性天然气， C10含量含量90% 可压缩液化可压缩液化 天然气是埋藏在地下，自然喷出或人工开天然气是埋藏在地下，自然喷出或人工开采出来的可燃性气体的总称采出来的可燃性气体的总称。天然气的分类有两种：天然气的分类有两种： 化学组成不同：化学组成不同： 气井气气田，气井气气田， 干性天然气干性天然气 ， 简称干气；简称干气；

16、 油田气油田伴生气油田气油田伴生气 湿性天然气湿性天然气 ， 凝析井气凝析井气 简称湿气；简称湿气； 矿藏不同矿藏不同：甲烷的化工利用主要有三个途径：甲烷的化工利用主要有三个途径： 经蒸汽催化转化制成合成气经蒸汽催化转化制成合成气CO+H2，然后，然后进一步合成甲醇、高级醇、氨、尿素以及碳一进一步合成甲醇、高级醇、氨、尿素以及碳一化学品。化学品。 经局部氧化制造乙炔，开展乙炔化学工业。经局部氧化制造乙炔，开展乙炔化学工业。 直接用于生产各种化工产品，如，炭黑、氢直接用于生产各种化工产品，如，炭黑、氢氰酸、氯甲烷、硝基甲烷等。氰酸、氯甲烷、硝基甲烷等。(从湿气中别离得到的从湿气中别离得到的C2+

17、烷烃作为裂解原料烷烃作为裂解原料) 3 煤及其加工产物煤及其加工产物 煤构造很复杂，以芳香核构造为主，煤构造很复杂，以芳香核构造为主，具有烷基侧链和含杂原子氧、氮、具有烷基侧链和含杂原子氧、氮、硫基团的高分子化合物硫基团的高分子化合物M M20002000。以煤作化工原料，可得到石。以煤作化工原料，可得到石油化工较难得到的产品。油化工较难得到的产品。 煤的化学加工方法：煤的化学加工方法： 煤的干馏：煤的干馏： 常用高温干馏也称炼焦常用高温干馏也称炼焦 煤的气化煤的气化 煤与石灰熔融生产电石煤与石灰熔融生产电石 煤的干馏：煤的干馏： 将煤隔绝空气加热，随着温度的升将煤隔绝空气加热，随着温度的升高

18、，煤中有机物逐渐开场分解，其中高，煤中有机物逐渐开场分解，其中挥发性物质呈气态逸出，残留下不挥挥发性物质呈气态逸出，残留下不挥发性产物就是焦碳或半焦。发性产物就是焦碳或半焦。 气体产物经洗涤、冷却等处理后分别得到气体产物经洗涤、冷却等处理后分别得到煤焦油、氨、粗苯和焦炉煤气。煤焦油、氨、粗苯和焦炉煤气。 我国纯苯产量的我国纯苯产量的54.6%和全部的萘、蒽、和全部的萘、蒽、咔唑等多环芳烃和杂环化合物都来自煤焦油。咔唑等多环芳烃和杂环化合物都来自煤焦油。 粗苯主要由苯、甲苯、二甲苯、三甲苯所粗苯主要由苯、甲苯、二甲苯、三甲苯所组成。组成。 焦炉煤气经别离可得氢气、甲烷、乙烯等。焦炉煤气经别离可得

19、氢气、甲烷、乙烯等。 煤的气化煤的气化 煤、焦或半焦在高温常压或加压条件下，煤、焦或半焦在高温常压或加压条件下，与气化剂反响转化为一氧化碳、氢等可燃与气化剂反响转化为一氧化碳、氢等可燃性气体的过程。性气体的过程。 产物可用作合成气、城市煤气、工业用燃产物可用作合成气、城市煤气、工业用燃料气。料气。 3煤的液化煤的液化煤的高温加氢，称为煤的液化煤的高温加氢，称为煤的液化 。加。加氢、热解、脱灰氢、热解、脱灰 4 煤与石灰熔融生产电石煤与石灰熔融生产电石CaO + C CaC2 C2H2 化工原料。化工原料。如，如，C2H3Cl等等 中国煤化工的开展前景，重点开展煤气化中国煤化工的开展前景，重点开

20、展煤气化技术，加强碳一化学的开展。技术，加强碳一化学的开展。 由碳一化学工艺路线制备含氧化合物如，由碳一化学工艺路线制备含氧化合物如，醇、酸、醛、酮、醚等及其衍生物，将醇、酸、醛、酮、醚等及其衍生物，将建立煤化学联合企业。建立煤化学联合企业。4 生物质的利用生物质的利用 在农产品加工过程中，可得到大量农在农产品加工过程中，可得到大量农副产品和农业废物，其中含纤维素、半副产品和农业废物，其中含纤维素、半纤维素、淀粉、糖类和油脂的生物质均纤维素、淀粉、糖类和油脂的生物质均可为根本有机化学工业提供原料和产品。可为根本有机化学工业提供原料和产品。1 1农林副产品农林副产品* *玉米芯玉米芯-糠醛萃取剂

21、糠醛萃取剂 多缩己糖多缩己糖 水解可得单糖。水解可得单糖。淀粉淀粉 发酵可得酒精，副产杂醇油。发酵可得酒精，副产杂醇油。 (C6H10O5) n 多缩戊糖多缩戊糖 戊糖戊糖 + 3H2OC5H8O4n C5H10O5 糠醛糠醛 此法是工业上生产糠醛的方法。此法是工业上生产糠醛的方法。 OCHO纤维素含多缩己糖纤维素含多缩己糖，半纤维素含多缩己糖半纤维素含多缩己糖和多缩戊糖。和多缩戊糖。 糠醛糠醛是有机化工的一种重要原料，可是有机化工的一种重要原料，可用来生产糠醛苯酚树脂、糠醇树脂、顺用来生产糠醛苯酚树脂、糠醇树脂、顺丁烯二酸酐、合成纤维及医药产品。丁烯二酸酐、合成纤维及医药产品。 目前，生物质

22、的利用，这项工作做得目前，生物质的利用，这项工作做得越来越多，如稻杆等利用生产羧甲基纤越来越多，如稻杆等利用生产羧甲基纤维素等。维素等。 提取色素辣椒提取色素辣椒-红色素红色素植物花植物花-香精、松节油香精、松节油2动植物油动植物油-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-天然气、烃类水和物天然气、烃类水和物目前，生物质的利用，这项工作做得越目前，生物质的利用，这项工作做得越来越多，如稻杆等利用生产羧甲基纤来越多，如稻杆等利用生产羧甲基纤维素等。维素等。二二 化工生产过程及流程化工生产过程及流程化工生产过程化工生产过程化工生产工艺流程化工生产工艺流程1 化工生产过程化工生产

23、过程化工生产过程由化工生产过程由三个步骤三个步骤组成组成原料预处理原料预处理化学反响化学反响产品别离及精制产品别离及精制2 化工生产工艺流程化工生产工艺流程 原料经过包括物质和能量转换的一系列加工，原料经过包括物质和能量转换的一系列加工，转变成所需产品，实施转换需要有相应的功能转变成所需产品，实施转换需要有相应的功能单元来完成，按物料加工顺序将这些功能单元单元来完成，按物料加工顺序将这些功能单元有机地组合起来，构筑成有机地组合起来，构筑成工艺流程工艺流程。 将原料转变成化工产品的工艺流程称为将原料转变成化工产品的工艺流程称为化工生化工生产工艺流程产工艺流程。 用图示来表达工艺流程的图称为用图示

24、来表达工艺流程的图称为工艺流程图工艺流程图。化工生产工艺流程的组织化工生产工艺流程的组织四种方法：四种方法：推论分析法推论分析法:是从是从“目标出发，寻找实现此目标出发，寻找实现此“目标的前提，将具有不同功能的单元进展逻目标的前提，将具有不同功能的单元进展逻辑组合，形成一个具有整体功能的系统。合成氨辑组合，形成一个具有整体功能的系统。合成氨所需的原料氮和氢所需的原料氮和氢 功能分析法：是缜密地研究每个单元的根本功功能分析法：是缜密地研究每个单元的根本功能和根本属性，然后组成几个可以比较的方案能和根本属性，然后组成几个可以比较的方案以供选择。以供选择。 每个功能单元的实施方法和设备型式通常有每个

25、功能单元的实施方法和设备型式通常有许多种可供选择，因而可组织处具有一样整体许多种可供选择，因而可组织处具有一样整体功能的多种流程方案。煤制气方法功能的多种流程方案。煤制气方法形态分析法：是对每种可供选择的方案进展准形态分析法：是对每种可供选择的方案进展准确的分析和评价，择优汰劣，选择其中最优方确的分析和评价，择优汰劣，选择其中最优方案。案。评价判据：评价判据：是否满足所要求的技术指标；是否满足所要求的技术指标；技术资料的完整性和可信度；技术资料的完整性和可信度；经济指标的先进性；经济指标的先进性；环境、平安和法律等。环境、平安和法律等。经济性是形态分析的一个重要判据。经济性是形态分析的一个重要

26、判据。因果分析法因果分析法三三 化工过程的主要效率指标化工过程的主要效率指标1 生产能力和生产强度生产能力和生产强度生产能力生产能力 指一个设备、一套装置或一个工厂在单位时指一个设备、一套装置或一个工厂在单位时间内生产的产品量，或在单位时间内处理的原间内生产的产品量，或在单位时间内处理的原料量。其单位为料量。其单位为kg/h，t/d或或kt/a，万，万t/a等。等。设计能力设计能力 设备或装置在最正确条件下可以到达的最大设备或装置在最正确条件下可以到达的最大生产能力，称为设计能力。生产能力，称为设计能力。生产强度生产强度为设备的单位特征几何量的生产能力。为设备的单位特征几何量的生产能力。即设备

27、的单位体积的生产能力，或单位面积的即设备的单位体积的生产能力，或单位面积的生产能力。其单位为生产能力。其单位为kg/(hm3)，t/(dm3)，或或kg/(hm2)，或，或t/(dm2)等。等。生产强度指标主要用于比较一样反响过程或物生产强度指标主要用于比较一样反响过程或物理加工过程的设备或装置的优劣。理加工过程的设备或装置的优劣。设备中进展的过程速率高，其生产强度就高。设备中进展的过程速率高，其生产强度就高。2 转化率、选择性和收率转化率、选择性和收率%100 该该反反应应物物的的起起始始量量某某一一反反应应物物的的转转化化量量X1转化率转化率转化率表征原料的转化程度，反映了反响进程。转化率

28、表征原料的转化程度，反映了反响进程。转化率越大，参加反响的原料愈多。转化率越大，参加反响的原料愈多。使用时，注意单位要统一，可用摩尔使用时，注意单位要统一，可用摩尔molmol；质量；质量kgkg；体积；体积L L。2单程转化率用于循环过程单程转化率用于循环过程X单单 X总总%100AA 的的量量组组分分混混合合进进入入反反应应器器物物料料中中在在反反应应器器中中的的转转化化量量组组分分单单X%100AA 的的量量新新鲜鲜原原料料中中组组分分在在反反应应器器中中的的转转化化量量组组分分总总X(3)(3)选择性选择性S Sselectivityselectivity %100 论论量量计计算算应

29、应得得的的目目的的产产物物理理按按某某反反应应物物的的转转化化总总量量实实际际所所得得的的目目的的产产物物量量S 也可用目的产物需消耗的某反响物量也可用目的产物需消耗的某反响物量与实际转化掉的该反响物量之比。与实际转化掉的该反响物量之比。4收率和质量收率收率和质量收率 %100 某某反反应应物物的的起起始始质质量量目目的的产产物物的的生生成成质质量量质质量量收收率率选选择择性性转转化化率率该该反反应应物物的的起起始始量量应应物物的的量量转转化化为为目目的的产产物物的的某某反反收收率率 %100反响物的量单位：摩尔单位或质量单位。反响物的量单位：摩尔单位或质量单位。有循环时：有循环时： %100

30、 质质量量新新鲜鲜的的某某反反应应物物的的起起始始所所得得目目的的产产物物的的质质量量总总质质量量收收率率选选择择性性总总转转化化率率）新新鲜鲜的的该该反反应应物物的的量量（）应应物物的的量量（转转化化为为目目的的产产物物的的某某反反总总收收率率 %100molmol反响物的量单位：摩尔单位或质量单位。反响物的量单位：摩尔单位或质量单位。3 平衡转化率和平衡产率的计算平衡转化率和平衡产率的计算可逆反响到达平衡时的转化率称为平衡转可逆反响到达平衡时的转化率称为平衡转化率。化率。达平衡时所得产物的产率为达平衡时所得产物的产率为平衡产率平衡产率。平衡转化率和平衡产率是可逆反响所能平衡转化率和平衡产率

31、是可逆反响所能到达的极限值最大值。到达的极限值最大值。平衡转化率和平衡产率与化学平衡常数有关。平衡转化率和平衡产率与化学平衡常数有关。如：如：CO+H2O H2+CO21111222OHCOCOHPppppK 反响压力不上下于反响压力不上下于3MPa，反响温度较高，反响温度较高，200以上以上的条件，可按理想气体处理。的条件，可按理想气体处理。水蒸气过量，计算水蒸气过量，计算CO的平衡转化率。的平衡转化率。设设CO的平衡转化率为的平衡转化率为x，反响前，反响前CO有有amol，H2O有有bmol，无，无H2和和CO2。)()(axbxaaxaxKP 1H2的产率的产率=xaax Note:非理

32、想气体，其压力要校正。非理想气体，其压力要校正。内容回忆内容回忆生产强度生产强度生产能力生产能力设计能力设计能力转化率、选择性、收率转化率、选择性、收率单程转化率、平衡转化率、平单程转化率、平衡转化率、平衡产率、质量收率衡产率、质量收率四四 反响条件对化学平衡和反响速率的影响反响条件对化学平衡和反响速率的影响1 温度的影响温度的影响反响条件：反响温度、压力、浓度、反响时间、原料反响条件：反响温度、压力、浓度、反响时间、原料纯度和配比、进料量等。纯度和配比、进料量等。1温度对化学平衡的影响温度对化学平衡的影响可逆反响适用可逆反响适用吸热反响吸热反响H0，TK产物的平衡产率产物的平衡产率放热反响放

33、热反响H0，TK产物的平衡产率产物的平衡产率 TK产物的平衡产率产物的平衡产率 CRTHK 3032.log 2温度对反响速率的影响温度对反响速率的影响反响速率指单位时间、单位体积某反响物组分的反响速率指单位时间、单位体积某反响物组分的消耗量或某产物的生成量。消耗量或某产物的生成量。aA + bB dD 反响速率：反响速率：DBACBADBACBAccckccckr)/exp(RTEAk任何反响有：任何反响有：Tk不可逆反响，不可逆反响，Tkr;可逆反响可逆反响 可逆吸热反响，可逆吸热反响，Tr。可逆放热反响，随可逆放热反响，随T增加，增加，r有三种变化情况：有三种变化情况：T较低时，较低时，

34、T0 CTr0 CTrT=TOP， TTOP，0 CTr r到达极大值时即到达极大值时即 ，所对应的温度称为，所对应的温度称为最正确反响温度，亦称最适宜温度。最正确反响温度，亦称最适宜温度。0 CTr最正确反响温度的计算公式：最正确反响温度的计算公式：EEEERTTTeeOPln 1对于不同的组成或转化率对于不同的组成或转化率X，TOP值是不同的，值是不同的，随转化率的升高，随转化率的升高，TOP下降。下降。活化能不同，活化能不同，TOP值也不同。即不同的可逆值也不同。即不同的可逆放热反响，有不同的放热反响，有不同的TOP值。值。实际操作温度须随反响的进展，逐渐降低。实际操作温度须随反响的进展

35、，逐渐降低。2 浓度的影响浓度的影响反响物浓度愈高，反响速率愈快。反响物浓度愈高，反响速率愈快。反响初期，反响物浓度高，反响速率大，随着反响反响初期，反响物浓度高，反响速率大，随着反响的进展，反响物不断消耗，反响速率逐渐下降。的进展，反响物不断消耗，反响速率逐渐下降。对于可逆反响，为了使平衡向产物方向移动，可采对于可逆反响，为了使平衡向产物方向移动，可采用增加反响物浓度或不断移走产物的方法，最终用增加反响物浓度或不断移走产物的方法，最终可增加产物的产率。可增加产物的产率。有两种以上反响物参加，一般价高难得的反响物有两种以上反响物参加，一般价高难得的反响物不过量，其他反响物过量。不过量，其他反响

36、物过量。 假设某一反响物过量对反响或设备有影响，那假设某一反响物过量对反响或设备有影响，那么不选择过量。么不选择过量。3 压力的影响压力的影响压力对液相和固相反响的平衡影响小。压力对液相和固相反响的平衡影响小。压力对气相和气固相反响的平衡影响大。压力对气相和气固相反响的平衡影响大。 对分子数增加的反响对分子数增加的反响0 0 对分子数减少的反响对分子数减少的反响 0 0 降低压力可以提高平衡产率。降低压力可以提高平衡产率。压力升高，产物的平衡产率增大。压力升高，产物的平衡产率增大。 对分子数没有变化的反响对分子数没有变化的反响 =0=0 压力对平衡产率无影响。压力对平衡产率无影响。压力增加可减

37、少反响气体体积，增加浓度，提高压力增加可减少反响气体体积，增加浓度，提高反响速率，从而提高设备的生产能力，但压力反响速率，从而提高设备的生产能力，但压力过高，能耗增大，对设备密封及耐压要求高，过高，能耗增大，对设备密封及耐压要求高，本钱增加，反而不经济。本钱增加，反而不经济。对于增分子反响，降低压力减压、真空操作对于增分子反响，降低压力减压、真空操作不平安，往往采用添加惰性组分的方法以降低不平安，往往采用添加惰性组分的方法以降低反响物的分压，但添加量是有限的，太多也不反响物的分压，但添加量是有限的，太多也不利。利。五五 催化剂的性能及使用催化剂的性能及使用催化剂：催化剂：在一个反响系统中因参加

38、了某种物质而使化学反响在一个反响系统中因参加了某种物质而使化学反响速率明显加快，但该物质在反响前后的数量和化速率明显加快，但该物质在反响前后的数量和化学性质不变，称这种物质为催化剂。学性质不变，称这种物质为催化剂。催化剂作用：催化剂作用：1提高反响速率和选择性。提高反响速率和选择性。2改进操作条件。采用或改进催化剂可以降低反响温改进操作条件。采用或改进催化剂可以降低反响温度和操作压力、可以提高化学加工过程的效率。度和操作压力、可以提高化学加工过程的效率。3催化剂有助于开发新的反响过程，开展新的化工技术。催化剂有助于开发新的反响过程，开展新的化工技术。4催化剂在能源开发和消除污染中可发挥重要作用

39、。催化剂在能源开发和消除污染中可发挥重要作用。1 催化剂的根本特征催化剂的根本特征催化剂是参与了反响的，但反响终了时，催催化剂是参与了反响的，但反响终了时，催化剂本身未发生化学性质和数量的变化。化剂本身未发生化学性质和数量的变化。催化剂只能缩短到达化学平衡的时间即加速催化剂只能缩短到达化学平衡的时间即加速作用，但不能改变平衡。作用，但不能改变平衡。催化剂具有明显的选择性，特定的催化剂只能催化剂具有明显的选择性，特定的催化剂只能催化特定的反响。催化特定的反响。催化剂不能使热力学上不可能进展的反响发生。催化剂不能使热力学上不可能进展的反响发生。催化剂是以同样的倍率提高正、逆反响速率的，能催化剂是以同样的倍率提高正、逆反响速率的，能加速正反响速率的催化剂，也必然能加速逆反响。加速正反响速率的催化剂，也必然能加速逆反响。22CHCH 22CHCH CHOCH3OHCO222PdClAgO2 催化剂的分类催化剂的分类按催化反响体系的物相均一性分：均相和非均相催按催化反响体系的物相均一性分：均相和非均相催化剂