化学工艺学课件第二章

1、12.1 原料资源及其加工原料资源及其加工 无机化学矿及其加工无机化学矿及其加工 石油及其加工石油及其加工 天然气及其加工天然气及其加工 煤及其加工煤及其加工 生物质及其加工生物质及其加工 空气与水空气与水第第2章章 化学工艺基础化学工艺基础22.1.1.1 主要无机化学矿主要无机化学矿 盐矿、硫矿、磷矿、钾盐矿、铝土矿、硼矿、锰矿、盐矿、硫矿、磷矿、钾盐矿、铝土矿、硼矿、锰矿、钛矿、锌矿、钡矿、天然沸石、硅藻土等。钛矿、锌矿、钡矿、天然沸石、硅藻土等。2.1.1.2 磷矿和硫铁矿的加工磷矿和硫铁矿的加工 磷矿：磷矿：生产磷肥、磷酸、单质磷、磷化物和磷酸盐。生产磷肥、磷酸、单质磷、磷化物和磷酸

2、盐。 85%85%以上的磷矿用于制造磷肥，生产磷肥的方法有两大类：以上的磷矿用于制造磷肥，生产磷肥的方法有两大类： 2.1.1 无机化学矿及其加工无机化学矿及其加工3酸法： 用硫酸或硝酸处理磷矿石。硫酸与磷矿反应生成磷酸和硫酸钙结晶： Ca5F(PO4)3 + 5nH2O+ 5H2SO4 = 3H3PO4 + 5CaSO4nH2O + HF热法： 利用高温分解磷矿石，并进一步制成可被农作物吸收的磷酸盐。热法消耗较多的电能和热能。4硫铁矿：硫铁矿：制造硫酸，主要步骤：制造硫酸，主要步骤： 焙烧反应：焙烧反应： 4FeS2 + 11O2 = 2Fe2O3 +8SO2 氧化反应：氧化反应： SO2

3、+ 0.5O2 = SO3 吸收反应：吸收反应： SO3 + H2O = H2SO4硫铁矿硫铁矿粉碎粉碎沸腾焙烧炉沸腾焙烧炉SO2催化氧化催化氧化SO3吸收吸收浓硫酸溶液浓硫酸溶液空气空气水水52.1.2 石油及其加工石油及其加工石油化工自石油化工自20世纪世纪50年代开始蓬勃发展年代开始蓬勃发展90%90%左右的有机化工产品上游原料可归结为左右的有机化工产品上游原料可归结为三烯（乙烯、丙烯、丁二烯）、三苯（苯、三烯（乙烯、丙烯、丁二烯）、三苯（苯、甲苯、二甲苯）、乙炔、萘和甲醇。甲苯、二甲苯）、乙炔、萘和甲醇。三烯主要由石油制取三烯主要由石油制取三苯、萘、甲醇及乙炔可由石油、天然气和三苯、萘

4、、甲醇及乙炔可由石油、天然气和煤制取。煤制取。 6 1. 石油的组成石油的组成 l石油是一种有气味的棕黑色或黄褐色石油是一种有气味的棕黑色或黄褐色粘稠状液体，相对密度大约在粘稠状液体，相对密度大约在0.751.00.751.0。l由分子量不同、组成和结构不同、数由分子量不同、组成和结构不同、数量众多的化合物构成的量众多的化合物构成的混合物混合物，其中，其中化合物的沸点从常温到化合物的沸点从常温到500以上以上l石油中的化合物分为石油中的化合物分为 烃类烃类 非烃类非烃类 胶质和沥青胶质和沥青78 烃类化合物烃类化合物 （碳氢化合物）（碳氢化合物） 非烃化合物非烃化合物 （含有碳、氢及其他杂原子

5、的有机化合物）（含有碳、氢及其他杂原子的有机化合物） 胶质和沥青质胶质和沥青质 链式饱和烃链式饱和烃 环烷烃环烷烃 芳香烃芳香烃 硫化物硫化物 氮化物氮化物 含氧化合物含氧化合物 金属有机化合物金属有机化合物 稠环烃类等稠环烃类等9根据沸程的不同，将石油分类根据沸程的不同，将石油分类2.油品的概念石脑油（轻汽油）石脑油（轻汽油） 50140汽油汽油 140200航空煤油航空煤油 140230煤油煤油 180310柴油柴油 260350润滑油润滑油 350520重、渣油重、渣油 52010 来源来源 常减压蒸馏（一次加工）得到直馏汽油常减压蒸馏（一次加工）得到直馏汽油 催化裂化重整（二次加工）得

6、到催化汽油催化裂化重整（二次加工）得到催化汽油 辛烷值辛烷值 汽油在内燃机中燃烧时，抗爆震性能的指标。汽油在内燃机中燃烧时，抗爆震性能的指标。辛烷值越大，抗爆震性能愈高，汽油的质量辛烷值越大，抗爆震性能愈高，汽油的质量也愈好也愈好 测定方法：研究法测定方法：研究法(RON)、马达法、马达法(MON) 汽油的来源和指标汽油的来源和指标11 将异辛烷规定为将异辛烷规定为100，正庚烷为，正庚烷为0，两，两者以不同比例混合，制成标准汽油。者以不同比例混合，制成标准汽油。将待测汽油与标准汽油相比较，若两将待测汽油与标准汽油相比较，若两者在标准汽油机中炕爆性能相同，则者在标准汽油机中炕爆性能相同，则待测

7、汽油的辛烷值就是同测标准汽油待测汽油的辛烷值就是同测标准汽油中异辛烷的百分含量中异辛烷的百分含量 93 ？ 90 辛烷值定义辛烷值定义12评定柴油发火性能（自燃性）的指标评定柴油发火性能（自燃性）的指标定义：在单缸发动机中，当试验油料的自定义：在单缸发动机中，当试验油料的自燃性和十六烷与燃性和十六烷与2甲基萘某一混合物甲基萘某一混合物的自燃性能相同时，待测油料的十六烷的自燃性能相同时，待测油料的十六烷值就和混合油料中十六烷值的体积百分值就和混合油料中十六烷值的体积百分数相同数相同 柴油的指标柴油的指标- 十六烷值十六烷值13馏程闪点：评定柴油蒸发性能的指馏程闪点：评定柴油蒸发性能的指标，主要是

8、标，主要是50%和和90%的馏出温度的馏出温度凝点：在规定的实验条件下，试样凝点：在规定的实验条件下，试样开始失去流动性的温度开始失去流动性的温度冷滤点：通过过滤器的流量每分钟冷滤点：通过过滤器的流量每分钟不足不足20mL时的最高温度时的最高温度 柴油的其他性能指标柴油的其他性能指标14 5: 8以上以上 0: 8至至4 10: 4至至5 20: 5至至14 35: 14至至29 50: 29至至44 根据使用时的气温选用不同标号根据使用时的气温选用不同标号柴油标号的依据是柴油的凝固点柴油标号的依据是柴油的凝固点 柴油的标号柴油的标号15利用原油中各组分沸点的差别进行分利用原油中各组分沸点的差

9、别进行分离离方法：常压蒸馏方法：常压蒸馏 减压蒸馏减压蒸馏 3、石油的加工、石油的加工一次加工一次加工 油品的加工油品的加工16 催化重整催化重整 （catalytic reforming） 催化裂化催化裂化 (catalytic cracking) 催化加氢裂化催化加氢裂化 (catalytic hydrocracking) 烃类热裂解烃类热裂解 （pyrolysis of hybrocarbons）二次加工二次加工 馏分油的化学加工馏分油的化学加工 调整烃类的组成调整烃类的组成17石油的加工的主要途径和产品石油的加工的主要途径和产品18加热炉加热炉重整反应器重整反应器热交换器热交换器热交换

10、器热交换器冷凝器冷凝器冷凝器冷凝器再沸器再沸器油气分离器油气分离器循环氢压缩机循环氢压缩机石脑油石脑油富氢气体富氢气体液化石油气液化石油气燃料气燃料气重整汽油重整汽油分馏塔分馏塔Pt重整工艺流程图重整工艺流程图20 天然气天然气 主要成分是甲烷主要成分是甲烷 干气干气 甲烷含量高于甲烷含量高于90% 湿气湿气 C2C4烷烃含量烷烃含量15%20% 油田伴生气油田伴生气 天然气于石油伴生天然气于石油伴生 煤层气（瓦斯气）煤层气（瓦斯气） 吸附在煤上的甲烷吸附在煤上的甲烷 天然气水合物天然气水合物 冻土带和海底甲烷与水组成冻土带和海底甲烷与水组成的笼形化合物的笼形化合物2.1.3天然气及其加工利用

11、21 制氢气和合成氨制氢气和合成氨 经合成气路线制燃料和化工产品经合成气路线制燃料和化工产品 直接催化转化成化工产品直接催化转化成化工产品 热裂解制化工产品热裂解制化工产品 甲烷的氯化、硝化、氨氧化和硫化甲烷的氯化、硝化、氨氧化和硫化 湿气中湿气中C2 C4烷烃的利用烷烃的利用天然气的化工利用天然气的化工利用2223煤煤( (coal) ) 由含碳、氢的多种结构的大由含碳、氢的多种结构的大分子有机物和少量硅、铝、铁、钙、镁分子有机物和少量硅、铝、铁、钙、镁的无机矿物质组成的无机矿物质组成 成煤过程的程度不同分为成煤过程的程度不同分为 泥煤、褐煤、烟煤和无烟煤泥煤、褐煤、烟煤和无烟煤H% O%含

12、量顺序含量顺序 泥煤泥煤褐煤褐煤 烟煤烟煤无烟煤无烟煤2.1.4煤及其加工利用24 高温干馏（炼焦）高温干馏（炼焦） 低温干馏低温干馏 煤气化煤气化 煤液化（直接液化煤液化（直接液化 间接液化）间接液化）煤的加工煤的加工25煤煤低温干馏低温干馏 焦炉煤气焦炉煤气含氢、甲烷、乙烯等含氢、甲烷、乙烯等 低温煤焦油低温煤焦油 酚类、烷烃、环烷烃等酚类、烷烃、环烷烃等 半焦半焦 气化气化 合成气合成气 高温干馏高温干馏 焦炉煤气焦炉煤气 粗苯粗苯 分离分离 苯苯二甲苯二甲苯 甲苯甲苯 氧（杂）茚氧（杂）茚 茚茚煤焦油煤焦油 分离分离苯酚、甲酚、二甲酚苯酚、甲酚、二甲酚 萘、烷基萘萘、烷基萘 蒽蒽其他化

13、工原料其他化工原料气化气化合成气合成气合成合成氨、甲醇、低碳混合氨、甲醇、低碳混合醇、汽油、柴油等醇、汽油、柴油等 高压加氢液化高压加氢液化汽油、煤油、柴油等汽油、煤油、柴油等 26糠醛的生产糠醛的生产2C2H10O5 H2O淀粉淀粉C12H22O11( (麦芽糖麦芽糖) )H2O2C6H12O6( (葡萄糖）葡萄糖）C6H12O6酵母酵母2CH3CH2OH + 2CO2乙醇的生产乙醇的生产 2.1.5生物质及其加工利用HC CHC5H10O5CC糠醛糠醛 OCHO + 3 + 3 H2O 27产品分离与精制产品分离与精制 化学反应化学反应 原料预处理原料预处理 2.2化工生产过程及流程化工生

14、产过程化工生产过程达到所需状态和规格达到所需状态和规格反应类型、反应器反应类型、反应器得到符合规格的产品得到符合规格的产品回收利用副产物回收利用副产物 282.2 化工生产过程及流程化工生产工艺流程组织化工生产工艺流程组织 推论分析法推论分析法从从“目标目标”出发对不同功能的单元进行逻辑组出发对不同功能的单元进行逻辑组合合化工工艺过程的化工工艺过程的 “洋葱洋葱”模型模型反应器反应器分离与再循环分离与再循环换热网络换热网络公用工程公用工程292.2 化工生产过程及流程化工生产工艺流程组织化工生产工艺流程组织 功能分析法功能分析法分析每个单元的基本功能和属性，列出不同方案分析每个单元的基本功能和

15、属性，列出不同方案不同功能单元的实施方法不同功能单元的实施方法不同设备型式不同设备型式不同流程方案不同流程方案具有相同整体功能具有相同整体功能302.2 化工生产过程及流程化工生产工艺流程组织化工生产工艺流程组织 形态分析法形态分析法对不同流程方案精确分析评价，择优汰劣对不同流程方案精确分析评价，择优汰劣原原 则则l 是否满足所要求的技术指标是否满足所要求的技术指标l 经济指标的先进性经济指标的先进性l 环境、安全和法律环境、安全和法律l 技术资料的完整性和可信度技术资料的完整性和可信度31例例丙烯氨氧化制丙烯腈生产过程丙烯氨氧化制丙烯腈生产过程主反应：主反应： C3H6+NH3+1/2O2

16、CH2= CHCN + H2O主要副产物：主要副产物： HCN CH3CN Q ? 如何从吸收塔底流出的水溶液中分离出丙如何从吸收塔底流出的水溶液中分离出丙烯腈和副产物呢？烯腈和副产物呢？32方案一：方案一：将丙烯腈和各副产物同时从水溶液中将丙烯腈和各副产物同时从水溶液中蒸发出来，冷凝后再逐个精馏分离；蒸发出来，冷凝后再逐个精馏分离； Q？ 丙烯腈与乙腈的沸点相近，普通精馏丙烯腈与乙腈的沸点相近，普通精馏方法难于将它们分离方法难于将它们分离方案二：方案二：采用萃取精馏法先将丙烯腈和采用萃取精馏法先将丙烯腈和HCN解吸出来，解吸出来，乙腈留在水溶液中，然后再分离丙烯腈和乙腈留在水溶液中，然后再分

17、离丙烯腈和HCN 乙腈与水完全互溶，而丙烯腈在水中的溶解乙腈与水完全互溶，而丙烯腈在水中的溶解度很小，用水作萃取剂，使两者精馏分离变度很小，用水作萃取剂，使两者精馏分离变得很容易得很容易33342.3 化工过程的主要效率指标化工过程的主要效率指标l 生产能力和生产强度生产能力和生产强度l 化学反应的效率化学反应的效率合成效率合成效率l 转化率选择性转化率选择性 收率收率l 平衡转化率和平衡产率平衡转化率和平衡产率35生产能力生产能力一个设备、一套装置或一个工厂在单位一个设备、一套装置或一个工厂在单位时间内生产的产品量或处理的原料量时间内生产的产品量或处理的原料量单位单位 千克千克/ /时时（k

18、g/h） 吨吨 / /天天 (t/d) 万吨万吨/年年 (10kt/a)？设计能力设计能力：在最佳条件下可以达到的最大生产能力在最佳条件下可以达到的最大生产能力36设备的单位体积（或面积）的生产能力设备的单位体积（或面积）的生产能力单位：单位： kg/hm3，t/dm3kg/hm2，t/dm2 生产强度生产强度时空收率时空收率 （对催化反应）（对催化反应） 催化剂的生产强度催化剂的生产强度单位时间、单位体积（质量）催化剂所得产品量单位时间、单位体积（质量）催化剂所得产品量37化学反应的效率化学反应的效率合成效率合成效率（1）原子经济性）原子经济性 AE式中：式中： Pi 目的产物分子中各类原子

19、数；Fj反应原料中各类原子数；M 相应各类原子的相对质量。%100jjjiiiMFMPAE38(2) 环境因子目标产物质量废物质量E上述 指标从本质上反应了其合成工艺是否最大限度地利用了资源，避免了废物的产生和由此而带来的环境污染。39（反应器）（反应器）（反应系统）（反应系统）循循 环环 流流 程程转化率单程转化率是一次性从反应器进入到离开所达到的转化单程转化率是一次性从反应器进入到离开所达到的转化率。两者相比较，全程转化率必定大于单程转化率。率。两者相比较，全程转化率必定大于单程转化率。40该反应物的转化总量应物的量转化为目的产物的某反S表达主、副反应进行程度的大小表达主、副反应进行程度的

20、大小反映原料的利用是否合理反映原料的利用是否合理选择性41从产物角度来描述反应过程的效率从产物角度来描述反应过程的效率转化率、选择性和收率的关系转化率、选择性和收率的关系 Y SX对于无副反应的体系，S=1，故收率在数值上等于转化率，转化率越高则收率越高；有副反应的体系，S1，希望在选择性高的前提下转化率尽可能高。单程收率单程收率 总收率总收率该反应物的起始量应物的量转化为目的产物的某反Y收率 （产率）42质量收率某原料的起始量目的产物的质量mY 投入单位质量的某原料所能生产的目的投入单位质量的某原料所能生产的目的产物的质量，即产物的质量，即 :43平衡转化率和平衡产率 平衡转化率平衡转化率：

21、可逆反应达到平衡时的转化率； 平衡产率平衡产率：可逆反应达到平衡时所得产物的产率 平衡转化率和平衡产率是可逆反应所能达到的极限值（最大值），但是，反应达平衡往往需要相当长的时间，实际转化率和产率比平衡值低。工艺学的任务之一是通过热力学分析,寻找提高平衡产率的有利条件，并计算出平衡产率。442.4 反应条件对化学平衡和反应速率的影响对于可逆反应，平衡常数与温度的关对于可逆反应，平衡常数与温度的关系系CRTHK)303. 2/(log02.4.1温度的影响温度的影响 化学平衡化学平衡吸热反应吸热反应H0，K值随着温度升高而增值随着温度升高而增大大,有利于平衡产率增加有利于平衡产率增加放热反应放热反

22、应 H0，K值随着温度升高而减值随着温度升高而减小，降低温度使平衡产率增加小，降低温度使平衡产率增加452.4 反应条件对化学平衡和反应速率的影响2.4.1 温度的影响温度的影响 反应速率反应速率总是随温度的升高而增加总是随温度的升高而增加不可逆反应，产物生成速率随温度的升高而加快不可逆反应，产物生成速率随温度的升高而加快DBADBADBADBACCCkCCCkr可逆吸热反应，净速率随温度的升高而增高可逆吸热反应，净速率随温度的升高而增高可逆放热反应，在最佳反应温度下净反应速率最大可逆放热反应，在最佳反应温度下净反应速率最大462.4反应条件对化学平衡和反应速率的影响2.4.2浓度的影响浓度的

23、影响反应物浓度越高，越有利于平衡向产物方向移动。反应物浓度越高，越有利于平衡向产物方向移动。有多种反应物时，使廉价易得的反应物过量，可提有多种反应物时，使廉价易得的反应物过量，可提高价贵难得反应物的利用率。高价贵难得反应物的利用率。反应物浓度愈高，反应速率愈快反应物浓度愈高，反应速率愈快472.4 反应条件对化学平衡和反应速率的影响2.4.3 压力的影响压力的影响压力对有气相物质参加的反应平衡影响很大压力对有气相物质参加的反应平衡影响很大分子数增加的反应，降低压力可以提高平衡产率分子数增加的反应，降低压力可以提高平衡产率分子数减少的反应，提高压力可以提高平衡产率分子数减少的反应，提高压力可以提

24、高平衡产率分子数不变的反应，压力对平衡产率无影响分子数不变的反应，压力对平衡产率无影响一定的压力范围内加压，对加快反应速率有一定好一定的压力范围内加压，对加快反应速率有一定好处，但压力过高，反而不经济处，但压力过高，反而不经济惰性气体的存在，降低反应物的分压，对反应速率惰性气体的存在，降低反应物的分压，对反应速率不利，但有利于分子数增加的反应的平衡不利，但有利于分子数增加的反应的平衡482.5催化剂的性能及使用 提高反应速率和选择性提高反应速率和选择性 改进操作条件改进操作条件 催化剂有助于开发新的反应过程，催化剂有助于开发新的反应过程，发展新的化工技术发展新的化工技术 催化剂在能源开发和消除

25、污染中催化剂在能源开发和消除污染中可发挥重要作用可发挥重要作用49铂炭催化剂铂炭催化剂3A分子筛分子筛钯触媒钯触媒活性氧化铝活性氧化铝合成氨催化剂合成氨催化剂银催化剂银催化剂催化剂催化剂50催化剂在石化工业中重要性催化剂在石化工业中重要性全球催化剂市场销售额全球催化剂市场销售额1997，74亿美元，亿美元，1999，90亿美元亿美元2005，113亿美元亿美元2010，144亿美元亿美元 石化工业生产过程中的化学反应是通过催化反应实现的，因此，催石化工业生产过程中的化学反应是通过催化反应实现的，因此，催化剂的效能决定了一个生产过程能否实现以及过程的技术经济指标是否化剂的效能决定了一个生产过程能

26、否实现以及过程的技术经济指标是否先进。目前，是否掌握先进的催化剂生产技术是石化工业有无竞争力的先进。目前，是否掌握先进的催化剂生产技术是石化工业有无竞争力的重要标志之一。重要标志之一。 国内自从大庆油田发现以来，我国石化工业所需各种催化剂已基本国内自从大庆油田发现以来，我国石化工业所需各种催化剂已基本实现了自给。其中加氢精制、催化裂化、催化裂解、重整等催化剂性能实现了自给。其中加氢精制、催化裂化、催化裂解、重整等催化剂性能优异，出口国外。我国催化剂研发能力和水平大体上与国际相当，某些优异，出口国外。我国催化剂研发能力和水平大体上与国际相当，某些催化剂达到国际领先水平。但是生产技术层面，如能耗、

27、物耗、环保控催化剂达到国际领先水平。但是生产技术层面，如能耗、物耗、环保控制、生产效率、生产成本还有差距。制、生产效率、生产成本还有差距。512.5.1催化剂的基本特征催化剂是参与了反应的，但反应终催化剂是参与了反应的，但反应终了时，了时， 催化剂本身未发生化学性质催化剂本身未发生化学性质和数量的变化和数量的变化 催化剂只能缩短达到化学平衡的时催化剂只能缩短达到化学平衡的时间（即加速作用），但不能改变平间（即加速作用），但不能改变平衡衡 催化剂具有明显的选择性，特定的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应催化剂只能催化特定的反应52反应历程能量产物反应物Ea反应历程能量产物反应

28、物Ea正催化剂正催化剂负催化剂负催化剂工业催化剂：在工厂生产操作温度、压力、空速、原料中含有工业催化剂：在工厂生产操作温度、压力、空速、原料中含有 一定杂质的条件下能够长期稳定运转的催化剂。一定杂质的条件下能够长期稳定运转的催化剂。53催化剂发展史催化剂发展史萌芽阶段：萌芽阶段：20世纪前。制造硫酸催化剂（世纪前。制造硫酸催化剂（SO2 SO3）Pt起步阶段：起步阶段：19001935年。合成氨催化剂（年。合成氨催化剂（N2H2 NH3）Fe/Cr发展阶段：发展阶段：19361980年。裂化催化剂（活性白土年。裂化催化剂（活性白土、X/Y分子筛）分子筛） 齐格勒齐格勒-纳塔催化剂。纳塔催化剂。

29、成熟阶段：成熟阶段：1980年后。年后。90%的化工过程使用催化剂，择形催化剂、的化工过程使用催化剂，择形催化剂、 固体超强酸等。催化剂基础研究和工业催化剂性能固体超强酸等。催化剂基础研究和工业催化剂性能 大幅提升。大幅提升。542.5.2催化剂的分类 按催化反应体系的物相均一性按催化反应体系的物相均一性 均相催化剂均相催化剂 非均相催化剂非均相催化剂 按反应类别按反应类别 加氢、脱氢、氧化、裂化、水加氢、脱氢、氧化、裂化、水合、聚合、烷基化、异构化、合、聚合、烷基化、异构化、芳构化、羰基化、卤化芳构化、羰基化、卤化55 按反应机理按反应机理 氧化还原型催化剂、酸碱催化剂氧化还原型催化剂、酸碱

30、催化剂 按使用条件下的物态按使用条件下的物态 金属催化剂、氧化物催化剂、硫金属催化剂、氧化物催化剂、硫化物催化剂、酸催化剂、碱催化化物催化剂、酸催化剂、碱催化剂、络合物催化剂和生物催化剂剂、络合物催化剂和生物催化剂562.5.3.1工业催化剂的使用性能 活性活性 选择性选择性 寿命寿命 寿命的影响因素寿命的影响因素 化学稳定性化学稳定性 热稳定性热稳定性 力学性能稳定性力学性能稳定性 耐毒性耐毒性2.5.3工业催化剂使用中的有关问题2.5.3.2 催化剂催化剂活化活化 催化剂在运输、存储过程中处于非活性状态，催化剂装入反应催化剂在运输、存储过程中处于非活性状态，催化剂装入反应设备后需经过进一步

31、活化，使催化剂表面某些原始化合物转变成活设备后需经过进一步活化，使催化剂表面某些原始化合物转变成活性相，进入催化剂活性状态。性相，进入催化剂活性状态。催化剂活化手段催化剂活化手段热活化：催化剂使用前，经过高温处理，以除去其表面物热活化：催化剂使用前，经过高温处理，以除去其表面物 理吸附的杂质理吸附的杂质,如水等。如水等。 氧化物或盐类加氢还原为金属。氧化物或盐类加氢还原为金属。 氧化物硫化制备硫化物催化剂。氧化物硫化制备硫化物催化剂。 择形催化剂的预积炭和外表面择形催化剂的预积炭和外表面 覆盖、孔口收缩预处理。覆盖、孔口收缩预处理。化学活化化学活化预积炭：高温下注入甲苯预积炭：高温下注入甲苯C

32、VD：(RO)3Si-O-Al,焙烧转变成焙烧转变成 氧化硅膜氧化硅膜(Si-O-Si)后，覆后，覆 盖在酸中心和盖在酸中心和 收缩孔口收缩孔口58失活原因失活原因： 超温过热，使催化剂表面发生烧结，晶型超温过热，使催化剂表面发生烧结，晶型转变或物相转变；转变或物相转变； 原料气中混有毒物杂质，使催化剂中毒原料气中混有毒物杂质，使催化剂中毒； 有污垢覆盖催化剂表面有污垢覆盖催化剂表面催化剂的失活和再生催化剂的失活和再生催化剂失催化剂失活活催化剂积炭催化剂积炭催化剂烧结催化剂烧结催化剂中毒催化剂中毒金属催化剂毒物金属催化剂毒物 具有不饱和键分子具有不饱和键分子 具有孤对电子的含具有孤对电子的含P

33、/S/N的化合物。的化合物。 具有较多具有较多d电子的金属（电子的金属（Pb,Hg）。）。酸碱催化剂毒物酸碱催化剂毒物 碱性有机分子（含碱性有机分子（含N化合物，化合物， 如吡啶、喹啉等）如吡啶、喹啉等） 60再生再生： 暂时性中毒是可逆的，当原料中除暂时性中毒是可逆的，当原料中除去毒物后，催化剂可逐渐恢复活性去毒物后，催化剂可逐渐恢复活性 永久性中毒则是不可逆的。催化剂永久性中毒则是不可逆的。催化剂积碳可通过烧碳再生积碳可通过烧碳再生无论是暂时性中毒后的再生，还是无论是暂时性中毒后的再生，还是积碳后的再生，均会引起催化剂结积碳后的再生，均会引起催化剂结构的损伤，致使活性下降构的损伤，致使活性

34、下降催化剂的失活和再生催化剂的失活和再生催化剂再生方法催化剂再生方法使暂时失活的催化剂通过某些手段使其活性恢复的过程。使暂时失活的催化剂通过某些手段使其活性恢复的过程。 烧焦：积炭失活催化剂可通过高温焙烧使其再生。先用惰性烧焦：积炭失活催化剂可通过高温焙烧使其再生。先用惰性气体或水蒸气吹扫催化剂，然后采用程序升温从气体或水蒸气吹扫催化剂，然后采用程序升温从300升到升到500，同时初始气氛中采用低含氧量（同时初始气氛中采用低含氧量（0.1%），然后逐步提高气氛中含），然后逐步提高气氛中含氧量（氧量（45%）。）。 溶剂抽提：失活催化剂在表面吸附毒物，溶解在溶剂中，使其再生。溶剂抽提：失活催化剂

35、在表面吸附毒物，溶解在溶剂中，使其再生。 常用溶剂：乙醇、草酸、醋酸、四氢呋喃、甲苯和丙酮等。常用溶剂：乙醇、草酸、醋酸、四氢呋喃、甲苯和丙酮等。原位再生原位再生体外再生体外再生622.6 反应过程的物料衡算和热量衡算l物料衡算和热量衡算的意义物料衡算和热量衡算的意义：化学工艺的化学工艺的基础之一，通过物、热衡算，计算生产过基础之一，通过物、热衡算，计算生产过程的原料消耗指标、热负荷和产品产率等，程的原料消耗指标、热负荷和产品产率等，为设计和选择反应器和其它设备的尺寸、为设计和选择反应器和其它设备的尺寸、类型及台数提供定量依据；可以核查生产类型及台数提供定量依据；可以核查生产过程中各物料量及有

36、关数据是否正常，有过程中各物料量及有关数据是否正常，有否泄漏，热量回收、利用水平和热损失的否泄漏，热量回收、利用水平和热损失的大小，从而查出生产上的薄弱环节和限制大小，从而查出生产上的薄弱环节和限制部位，为改善操作和进行系统的最优化提部位，为改善操作和进行系统的最优化提供依据供依据632.6.1 反应过程的物料衡算2.6.1.1 2.6.1.1 物料衡算基本方程物料衡算基本方程物料的衡算依据：质量守恒定律物料的衡算依据：质量守恒定律输入物料的总质量输入物料的总质量 = = 输出物料的总质量输出物料的总质量 + + 系统内积累的物料质量系统内积累的物料质量 衡算系统的物料衡算通式衡算系统的物料衡

37、算通式64间歇操作过程的物料衡算间歇操作过程的物料衡算以每批生产时间为基准以每批生产时间为基准输入物料量输入物料量 每批投入的所有物料质量的每批投入的所有物料质量的总和（包括反应物、溶剂、充入的气体、总和（包括反应物、溶剂、充入的气体、催化剂等）催化剂等）输出物料量输出物料量 该批卸出的所有物料质量的该批卸出的所有物料质量的总和（包括目的产物、副产物、剩余反应总和（包括目的产物、副产物、剩余反应物、抽出的气体、溶剂、催化剂等）物、抽出的气体、溶剂、催化剂等）投入料总量与卸出料总量之差为残存在反投入料总量与卸出料总量之差为残存在反应器内的物料量及其它机械损失应器内的物料量及其它机械损失65稳定流动过程的物料衡算稳定流动过程的物料衡算系统中各点的参数（温度、压力、浓度和系统中各点的参数（温度、压力、浓度和流量等）不随时间而变化，系统中没有积流量等）不随时间而变化，系统中没有积累累输入系统的物料总质量输入系统的物料总质量 = 输出系统的物料输出系统的物料总质量总质量组分衡算组分衡算 （mi）入入 =（mi）出出