第二章精细化工工艺基础

1、精细化工工艺第二章 精细化工基础及技术开发 1. 多品种 2. 多种多样的生产装置和生产流程 3. 技术密集度高 4. 商品性强：侧重于应用性研究2.1 精细化工的生产特性精细化工工艺2.2 精细化工工艺学基础一、基本内容1. 合成路线： 指选用什么原料，经由哪些化学反应来制备目的产品。（1）反应条件：反应物摩尔比及浓度、反应的温度、反应的压力、反应时间、催化剂及溶剂的使用等。（2）原材料的选用原则物料的稳定性：光稳定性、热稳定性、贮存稳定性及化学稳定性等；物料的物理性质：密度、比热、熔点、沸点、溶解度等；安全性：毒性大小、闪点、爆炸极限、对环境的污染等；成本：供应来源、运输及包装、价格等精细

2、化工工艺一、基本内容2. 工艺路线：工艺路线：是指原材料的预处理（提纯、粉碎、溶解、蒸发、汽化、加热、冷却等）及反应产物的后处理（蒸馏、精馏、吸收、吸附、萃取、结晶等）所采用的化工生产流程3. 合成技术合成技术：非均相催化、酶催化、光有机合成、电解有机合成、均相络合催化等。4. 生产方式生产方式： 连续生产、间歇生产、半连续生产。精细化工工艺二、化学计量学1. 反应物的物质的量比： （区别于化学计量数之比）2. 限制反应物及过量反应物3. 过量百分数：4. 转化率：5. 选择性： 过量反应物超过限制反应物所需理论量部分占所需理论量的百分数。某反应物反应掉的量占其向反应器中输入量的百分数。 某反

3、应物转变成目的产物，其理论消耗的物质的量占该反应物在反应中实际消耗的总物质的量的百分数。精细化工工艺例1：对于反应A+2B C，现将2molA和5molB加入反应器中反应，充分反应1h后，检测到1molC，1molB和0.5molA，其余为副产品。试计算反应物的摩尔比；过量百分数；反应物的选择系数；反应物的转化率。解：反应物摩尔比：A:B=2：5 过量百分数：(5-4)/4=25% 选择系数：SA=1/1.5=66.7% SB=2/4=50% 转化率：XA=（2-0.5）/2=75% XB=（5-1）/5=80%精细化工工艺6. 理论收率： 反应物生产目的产物所需的理论物质的量占反应物输入的总

4、物质的量的百分数。7. 质量收率：目的产物的质量占某一输入反应物质量的百分数。8. 原料消耗定额：每生产1t产品需要消耗的某种原料的重量。9. 单程转化率与总转化率单程转化率：原料经过反应器时的转化率。总转化率：原料经过反应器、分离器等生产工序后的转化率。精细化工工艺例2： 在甲苯氧化制备苯甲酸的反应中，以物质A作为催化剂，已知甲苯原料的总量为100kmol，反应进行2h后，检测到苯甲酸的量为90kmol，甲苯原料为5kmol（其中有4kmol可以回收利用），其它为副产品。请计算该反应的选择系数、单程转化率和总转化率。解：选择系数：90/95 单程转化率：（100-5）/100 总转化率：（1

5、00-4-1）/（100-4）精细化工工艺对于反应3A+5B 2C，现将3molA和8molB加入反应器中反应，充分反应1h后，检测到1molC，2molB和1molA，其余为副产品。试计算反应物的摩尔比；过量百分数；反应物的选择系数；反应物的转化率。EX：精细化工工艺2.3 配方研究及配方设计原理一、配方的重要性及其基本原则1. 重要性：洗涤剂是由多种表面活性剂及化工产品复配而成；染料的使用必须加入各种助剂；化妆品是由主要成分及多种添加剂复配而成等。 配方研究对精细化工产品的开发极为重要，西方工业发达国家十分重视。精细化工工艺一、配方的重要性及其基本原则2. 配方的基本原则 从产品用途出发，

6、使产品的全部性能指标符合规定标准，最终实现产品的综合性能最优化。3. 对配方人员的要求 配方人员首先应具备配方的基本理论知识，再通过实践积累经验。精细化工工艺二、配方设计的方法因素：影响产品主要性能的各种条件。水平：各因素所处的不同状态。 单因素优选法 全面实验法 多因素多水平设计法 正交试验法 均匀设计法 计算机辅助设计法精细化工工艺1. 正交实验法：L9(34)其中，L ：指正交表 9：表格的行数，也代表实验的次数； 3：因素水平数； 4：最多安排的因素数，也是表格的列数。R：极差，是指某因素的最好水平与最差水平之差。二、配方设计的方法精细化工工艺2. 均匀设计法：（1）如果有s个因素，每个因素有q个水平，则全面实验法的试验次数至少为qs，正交试验法的实验次数为q2，而均匀设计法的次数为q。（2）正交实验法的特点是“均匀分散，整齐可比”，均匀设计法的具备“均匀分散”特点，但无“整齐可比”性。二、配方设计的方法精细化工工艺2.4 精细化学品开发的一般程序市场调查 确定目的产品 实验室研究 中试研究 工业化生产 质检、包装 销售、利润 理想 现实精细化工工艺2.4 精细化学品开发的一般程序1. 实验室研究 实验原料