第二章化学工艺基础

CoalChemicalTechnology煤化工工艺学原料资源及其加工利用1.1化工生产过程及流程1.2化工过程的主要效率指标1.3反应条件对化学平衡和反应速率的影响1.4反应过程的物料衡算和热量衡算基础1.5本章内容第二章化学工艺基础了解主要无机化学矿的种类，掌握磷矿和硫铁矿的加工利用方法；掌握石油、煤及天然气的加工利用方法；了解化工生产过程的组成及工艺流程的组织方法；熟练掌握化工过程主要效率指标的概念及计算方法。本章学习要求2023/2/6本节讲授内容1无机化学矿及其加工利用2石油及其加工利用4煤及其加工利用6再生资源的开发利用第一节原料资源及其加工3天然气及其加工利用5生物质及其加工利用7空气和水盐矿：岩盐、海盐和湖盐等，用于制造纯碱、烧碱、盐酸和氯乙烯等；硫矿：硫磺（S）、硫铁矿（FeS2）等，用于生产硫酸和硫磺；磷矿：氟磷灰石〔Ca5F(PO4)3〕

氯磷灰石〔Ca5Cl(PO4)3〕

用于生产磷肥、磷酸和磷酸盐等；钾盐矿：钾石盐（KCl和NaCl的混合物）、光卤石（KCl.MgCl2.6H2O）、钾盐镁矾(KCl.MgSO4.3H2O)一、无机化学矿及其加工利用1、主要无机化学矿铝土矿：水硬铝石（α·Al2O3·H2O）和三水铝石（Al2O3·H2O）的混合物；硼矿：硼砂矿（Na2O·2B2O3·10H2O）、硼镁石（2MgO·B2O3·H2O）等；锰矿：锰矿（β和γMnO2）、菱锰矿（MnCO3）；钛矿：金红石（TiO2）、钛铁矿（FeTiO3）等；锌矿：闪锌矿（ZnS）、菱锌矿（ZnCO3）；钡矿：重晶石（BaSO4）、毒晶石（BaCO3）等；天然沸石：斜发沸石、丝光沸石、毛沸石；硅藻土、膨润土：可作吸附剂和催化剂载体。2、磷矿的加工利用多为氟磷灰石〔Ca5F(PO4)3〕，主要用于制造磷肥。又称酸法，用硫酸、磷酸、硝酸或盐酸分解磷矿，并将磷矿中的钙以钙盐的形式分离掉。利用高温分解磷矿，并进一步制成可被作物吸收的磷酸盐。用这种方法生产的磷肥不溶于水，属枸溶性磷肥。（其中所含磷能溶于柠檬酸或柠檬酸铵溶液，亦能被植物吸收。柠檬酸又称为枸橼酸。）湿法热法Ca5F(PO4)3+5H2SO4+5nH2O=3H3PO4+5CaSO4·nH2O+HF用氨中和磷酸得磷酸铵或将磷酸与磷矿反应制得水溶性重过磷酸钙Ca(H2PO4)2·H2O湿法生产磷肥生产重过磷酸钙工艺条件：磷矿粉的细度：要求90%~95%通过100目筛。硫酸浓度：一般为65%~70%，温度为70~85℃。硫酸用量：一般生产上所用硫酸量为理论用量的103%~105%。湿法生产磷肥Ca5(PO4)3·F+7H3PO4+5H2O→5Ca(H2PO4)2·H2O+HF↑硫铁矿主要用于生产硫酸，世界上硫酸总产量的一半以上用于生产磷肥和氮肥。黄铁矿白铁矿磁硫铁矿立方晶系FeS2斜方晶系FeS2FenSn+13、硫铁矿加工利用以硫铁矿为原料生产硫酸的步骤：主要反应：焙烧反应

4FeS2+11O2=2Fe2O3+8SO2氧化反应

SO2+0.5O2=SO3吸收反应

H2SO4+nSO3=H2SO4．nSO3含硫原料原料气的生产含SO2的炉气炉气净制净化炉气SO2催化转化含SO3气体成酸H2SO4沸腾焙烧炉石油化工自20世纪50年代开始蓬勃发展；基本有机化工、高分子化工、精细化工及氮肥工业等的产品中大约有90%来源于石油和天然气。90％左右的有机化工产品的上游原料可归结为三烯、三苯、乙炔、萘和甲醇。二、石油及其加工利用三烯：乙烯、丙烯、丁二烯——石油制取三苯：苯、甲苯、二甲苯——石油、天然气和煤制取由分子量不同、组成和结构不同、数量众多的化合物构成的混合物，其中化合物的沸点从常温到500℃以上不等。石油中的化合物分为

烃类

非烃类

胶质和沥青1、石油的组成烃类化合物链式饱和烃

环烷烃芳香烃硫化物氮化物

含氧化合物稠环烃类等非烃化合物胶质和沥青质（1）分类根据沸程不同，将石油分馏为：

2、油品的概念石脑油（轻汽油）

50－140℃汽油

140－200℃航空煤油

140－230℃煤油

180－310℃柴油

260－350℃润滑油

350－520℃重、渣油

>520℃来源

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）得到催化汽油。辛烷值

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，汽油的质量也愈好。

测定方法：研究法(RON)、马达法(MON)。（2）汽油的来源和指标

辛烷值定义

将异辛烷规定为100，正庚烷为0，两者以不同比例混合，制成标准汽油。将待测汽油与标准汽油相比较，若两者在标准汽油机中抗爆性能相同，则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。

90＃

93＃

97＃（3）柴油的指标——十六烷值评定柴油发火性能（自燃性）的指标定义：在单缸发动机中，当试验油料的自燃性和十六烷与2－甲基萘某一混合物的自燃性能相同时，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数相同。馏程闪点：评定柴油蒸发性能的指标，主要是50%和90%的馏出温度。凝点：在规定的实验条件下，试样开始失去流动性的温度。冷滤点：通过过滤器的流量每分钟不足20mL时的最高温度。柴油的其他性能指标柴油标号的依据是柴油的凝固点

5＃:8℃以上

0＃:8℃至4℃

－10＃:4℃至－5℃

－20＃:－5℃至－14℃

－35＃:－14℃至－29℃

－50＃:－29℃至－44℃根据使用时的气温选用不同标号柴油的标号利用原油中各组分沸点的差别进行分离。3、石油的加工（1）一次加工——油品的加工减压蒸馏常压蒸馏催化重整（catalyticreforming）催化裂化

(catalyticcracking)催化加氢裂化

(catalytichydrocracking)烃类热裂解（pyrolysisofhybrocarbons）（2）二次加工——馏分油的化学加工调整烃类的组成（1）催化重整（catalyticreforming）在含铂的催化剂作用下加热汽油馏分（石脑油），使其中的烃类分子重新排列形成新分子的工艺过程。原料：石脑油生产高辛烷值汽油，用80~180℃馏分；生产芳烃，用60~140℃馏分。反应：环烷烃脱氢、烷烃脱氢环化生成芳烃、烷烃异构化及加氢裂化（应抑制）。催化剂：铂催化剂，铂-铼双金属催化剂，多金属催化剂。反应器：固定床催化反应器，

425~525℃，0.7~3.5MPa。进料：H2：石脑油=3~6：1（mol）催化重整反应为气-固相催化反应，强吸热。

产物：富含芳烃，异构烷烃也较多，辛烷值较高，不需添加四乙基铅——无铅汽油。

BTX，乙苯占重整生成油的30%~70%；H2；

C1~C4烷烃。铂重整工艺流程示意图（2）催化裂化（catalyticcracking）

在催化剂作用下加热重质油，使其发生裂化反应而转变为裂化气、汽油和柴油等轻质馏分油的过程。原料：直馏柴油、重柴油或润滑油馏分。反应条件：450~530℃，0.1~0.3MPa。催化剂：高活性分子筛，硅铝酸盐催化剂裂化反应：大分子烷烃碳碳链断裂生成小分子的烷烃和烯烃；直链烷烃脱氢生成烯烃和氢；正构烷烃异构化为异烷烃；支链烷烃脱氢环化生成芳烃；环烷烃脱氢生成芳烃；烯烃脱氢环化成聚合焦；芳烃脱氢缩合结焦等。产物：汽油（C5～C9）产率30%～60%；柴油（C8～C18）产率≤40%；气体产率10%～20%；焦炭产率5%～7%。催化裂化装置：流化床形式等高并列式催化裂化装置高低并列式催化裂化装置（3）催化加氢裂化（catalytichydrocraking）在催化剂及高氢压作用下，加热重质油使其发生加氢和裂化反应，转变成航空煤油、柴油、汽油和气体等产品的过程。原料：重柴油、减压柴油、减压渣油；氢高压法：P＞10MPa，T370~450℃

中压法：P5~10MPa，T370~380℃催化剂：Ni，Mo，W，Co的氧化物，经硫化预处理；

Pt，Pd氧化物，经还原活化。反应：大分子烷烃加氢裂解成较小分子烷烃；环烷烃加氢开环生成链烷烃；芳烃加氢生成环烷烃；有机含硫化合物加氢生成烷烃和硫化氢；有机含氮化合物加氢生成烷烃和氨；有机含氧化合物加氢生成烃和水；有机金属化合物加氢释放出金属及烃类。加氢裂化后正构烷烃和异构烷烃比例相当高，重芳烃很少，是优质的航空煤油和柴油。加氢裂化过程示意图：H2分馏H2原料油预热加氢裂化高压分离低压分离稳定化气体汽油航煤柴油尾油气-固-液三相反应器：滴流床型反应器膨胀床流化反应器（4）烃类热裂解（pyrolysisofhydrocarbons）石油加工的主要途径和产品天然气：主要成分是甲烷。

干气：甲烷含量高于90%；

湿气：C2~C4烷烃含量≥15%~20%。油田伴生气：天然气与石油伴生。煤层气（瓦斯气）：吸附在煤上的甲烷。天然气水合物：冻土带和海底甲烷与水组成的笼形化合物。

——“可燃冰”、“固体瓦斯”三、天然气及其加工利用制氢气和合成氨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热裂解制化工产品甲烷的氯化、硝化、氨氧化和硫化湿气中C2~C4烷烃的利用天然气的化工利用天然气的化工利用★石油化工关系示意图煤(coal)由含碳、氢的多种结构的大分子有机物和少量硅、铝、铁、钙、镁的无机矿物质组成。按成煤过程的程度不同分为泥煤（peat）：含碳60%~70%褐煤（lignite）：含碳70%~80%烟煤（bituminous）：含碳80%~90%无烟煤（anthracite）：含碳90%~93%四、煤及其加工利用

煤的加工高温干馏（炼焦）低温干馏煤气化煤液化（直接液化间接液化）

H%、O%含量顺序泥煤>褐煤>烟煤>无烟煤（1）煤的干馏（coalcarbonization）在隔绝空气的条件下加热煤，使其分解生成焦炭、煤焦油、粗苯和煤气的过程。低温干馏：500-600℃中温干馏：700-900℃高温干馏：900-1100℃（也称炼焦或焦化）①煤的高温干馏（900～1100℃）炼焦：炼焦煤在焦炉中隔绝空气在900～1100℃进行干馏。主要产物焦炭：产率70%～72%；焦炉煤气：320m3/t干煤，

H254%～63%，CH420%～32%；

粗苯：苯、甲苯、二甲苯、三甲苯、乙苯；焦炉煤气：少量不饱和化合物：环戊二烯、苯乙烯、古马隆及茚等；含硫化合物：二硫化碳、噻吩等；氨：氨水或硫酸铵；煤焦油：产率3.5%，酚，萘，蒽，菲，芴，吡啶，咔唑，沥青等。炼焦焦炉煤气分离

Towngas

Crudebenzene煤焦油加工萘、酚、蒽沥青、碳素制品焦炭冶金焦②煤的低温干馏（500～600℃）褐煤、长焰煤和高挥发分的不粘煤等低阶煤适宜于低温干馏加工。产物：

半焦焦油煤气产率（%）50%～70%6～25%80～200M3/T半焦孔隙率为30%～50%，反应性和比电阻较高，强度较低。用途：民用和动力燃料，电炉冶炼（3～6mm，比电阻为0.35～20Ω.m）、化学反应还原剂，生产冶金型焦的中间产品。低温煤焦油

黑褐色液体，密度小于1g/cm3；含酚类35%，中性含氧化合物（酮、酯和杂环化合物）20%~25%，中性含氮化合物2%~3%，沥青10%。用途：生产发动机燃料、酚类、烷烃和芳烃。煤气

密度为0.9～1.2kg/m3，含较多甲烷及其他烃类。

用途：加热燃料、民用煤气及化学合成原料气。低温干馏干馏煤气燃料焦油

Processing液体燃料，酚半焦气化合成气（2）煤的气化（coalgasification）在高温（900～1300℃）下使煤、焦炭或半焦等固体燃料与气化剂反应，转化成可燃气体的过程。气化剂：水蒸气、空气或氧气。移动床气化技术：混合发生炉煤气，水煤气，半水煤气，加压气化煤气；流化床气化技术：用于生产低热值燃料气或合成气；气流床气化技术：主要用于生产合成气。如Texaco气化技术。移动床煤气化过程：Air/steamblastDrying

Carbonizing

Reduction/GasificationOxidation/CombustionAsh

Ash

coalgasImportantchemicalreactionsCombustion

C+O2

CO2(exothermic)Gasification

C+1/2O2

CO

(exothermic)C+H2O(g)

CO+H2(endothermic)C+CO2

2CO

(endothermic)ShiftCO+H2O(g)

CO2+H2(exothermic)MethanationCO+3H2CH4+

H2O(g)

(exothermic)2CO+2H2CH4+CO2(exothermic)

煤气化生成的H2和CO是合成氨、合成甲醇及C1化工的基本原料。也可用来合成甲烷，生产代用天然气（SNG），作为城市燃气。气化煤气净化氨合成甲醇合成Mobil

GasolineF-TSynthesizeLiquidfuel醋酐醋酐甲酯

醋酐合成煤加工利用途径示意图直接液化液化油加工液体燃料，化学产品直接液化将煤在较高温度和压力下与氢反应使其降解和加氢从而转化为液体油类的工艺—加氢液化工艺。（3）煤的液化（coalliquefaction）指煤经过化学加工转化为液体燃料的过程。间接液化直接液化煤加氢液化反应产物PA（前沥青烯）：溶于吡啶，不溶于苯。轻度加氢产物，为复杂混合物，平均分子量1000，常温下为固体。A（沥青烯）：溶于苯，不溶于环己烷，轻度加氢产物。与PA同属中间产品。分子量500。为混合物。油类：煤加氢液化目的产品。按沸点高低分为轻、中、重油。轻油（<200℃）：主要是苯族烃、环烷烃。另有较多酚类（20%）和少量吡啶类。中油（200～325℃）：主要是2～3个环的芳香烃、氢化芳烃。另含酚15%，重吡啶、喹啉5%。重油：由3个环和3个环以上的缩合芳烃构成。气体产物：脱杂原子产生的气体；（CO、CO2、H2O、H2S、NH3）；低分子饱和烃C1—C4。间接液化

将煤预先气化制成合成气，然后通过催化剂将合成气转化为液体燃料的过程。气化产物分离煤气净化合成反应原料产品精制余气（fuelgas,CH4,H2）C2,C3,C4烃汽油，乙烯柴油（轻燃料油）石蜡基重油固体蜡水溶性含氧化合物（乙醇，丙酮等）间接液化过程及产品煤低温干馏

焦炉煤气含氢、甲烷、乙烯等

低温煤焦油

酚类、烷烃、环烷烃等

半焦

气化合成气

高温干馏

焦炉煤气粗苯分离苯二甲苯甲苯氧（杂）茚茚煤焦油分离苯酚、甲酚、二甲酚萘、烷基萘蒽其他化工原料气化合成气合成氨、甲醇、低碳混合醇、汽油、柴油等高压加氢液化汽油、煤油、柴油等1、生物质与生物质能生物质的广义概念：生物质包括所有的植物、微生物以及以植物、微生物为食物的动物及其生产的废弃物。有代表性的生物质如农作物、农作物废弃物、木材、木材废弃物和动物粪便。生物质的狭义概念：生物质主要是指农林业生产过程中除粮食、果实以外的秸秆、树木等木质纤维素（简称木质素）、农产品加工业下脚料、农林废弃物及畜牧业生产过程中的禽畜粪便和废弃物等物质。五、生物质及其加工利用生物质的特点：可再生性、低污染性、广泛分布性。生物质能：生物质能是太阳能以化学能形式贮存在生物中的一种能量形式，直接或间接来源于植物的光合作用。地球上的植物进行光合作用所消费的能量，占太阳照射到地球总辐射量的0.2%，这个比例虽不大，但绝对值很惊人。光合作用消费的能量是目前人类能源消费总量的40倍。

生物质能的特点二氧化碳几乎零排放硫、氮和灰分含量少挥发分含量高，氧含量多，有利于燃烧水分含量高，影响着火和燃烧的稳定性单位质量生物质热量低分布分散，能量密度低，收集、运输和预处理繁琐具有可再生性，原料广泛2、生物质能的转化利用技术3、生物质热解技术干馏（低温干馏500-5800C，中温干馏660-7500C，高温干馏900-11000C）：隔绝空气的环境加热，制取醋酸、甲醇、木焦油抗聚剂、木馏油和木炭等产品。快速热解：在缺氧的情况下快速加热，然后迅速将其冷却为液态生物原油的热解方法。尽可能获得更多的液体产物。生物质热解过程a.干燥阶段：120-1500C，水分蒸发。b.预炭化阶段：150-2750C，木材化学组成发生变化，不稳定组分分解为CO2、CO和少量醋酸。c.炭化阶段：275-4500C，木材急剧热分解，产生大量产物，发出大量的反应热。d.煅烧阶段：450-5000C，进行木炭的煅烧，排除残留在木炭中的挥发物质，提高木炭中固定碳含量。产物--固体：木炭

液体：粗木醋酸，包括200种以上有机物，酸类、醇类、醛类、酯类、酚类、芳香化合物、杂环化合物及胺类等。

气体：CO2、CO、CH4、C2H4

和H2

4、生物质直接液化技术生物质在高压下，直接与氢气发生反应，转化为液体燃料的热化学反应过程。一般需使用催化剂。热解与液化的区别热化学过程催化剂压力/MPa主要产物热解不需要0.1-0.5生物原油液化需要5-20液化油5、生物质气化技术气化的基本原理1）氧化层C+O2—CO22C+O2--2CO2CO+O2--2CO22H2+O2—2H2O2）还原层C+H2O—CO+H2C+CO2—2COC+2H2—CH4

糠醛的生产HCCHC5H10O5CC糠醛OCHO

+3H2O糠醛：生产糠醛树脂、糠醇树脂、顺丁烯二酸酐原料：玉米芯、棉籽壳、花生壳、甘蔗渣等。在反应釜中用6%的稀硫酸做催化剂，通入蒸汽加热，温度180℃左右，压力为0.6~1.0MPa，反应5~8小时。6、典型化学品生产乙醇的生产原料：谷类、薯类及植物果实。经蒸煮糊化，加水冷却至60℃，加入淀粉酶使淀粉依次水解为麦芽糖和葡萄糖，再加入酵母使之发酵即得乙醇。2(C6H10O5)n→C12H22O11→2C6H12O6

（淀粉）（麦芽糖）（葡萄糖）

C6H12O6→2CH3CH2OH+2CO2产品分离与精制化学反应原料预处理第二节化工生产过程及流程一、化工生产过程达到所需状态和规格反应类型、反应器得到符合规格的产品回收利用副产物

二、化工生产工艺流程1、工艺流程原料需要经过包括物质和能量转化的一系列加工，才能转变成所需产品，实施这些转化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有机组合起来，则构成工艺流程。将原料转变成化工产品的工艺流程为化工生产工艺流程。工艺过程或工艺流程化工生产工艺流程反映了由若干个单元过程按一定的逻辑顺序组合起来，完成从原料变为目的产品的全过程。最简单也最粗略的一种流程图是方框流程图：方框之间用带箭头的直线连结，代表车间或设备之间的管线连结，箭头的方向表示物料流动的方向。简易流程示意图：以形象的图像、符号和代号来表示化工设备、管道和主要附件等。带控制点的工艺流程图：一般包括生产装置各层地平线及标高、设备示意图、设备流程号、物料及动力管线、主要阀件和管道附件、必要的计量控制仪表、图例及标题栏等。2、工艺流程图（flowsheetorprocessflowsheet）

——用图示方法表达工艺流程的图样。方框流程图醋酸乙烯酯合成工序工艺醋酸乙烯酯合成工序工艺流程示意图

（1）

推论分析法化工工艺过程的“洋葱”模型反应器分离与再循环换热网络公用工程3、化工生产工艺流程组织

从“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行逻辑组合，形成一个具有整体功能的系统。例：合成氨工艺流程的组织目标：生产NH3前提：确定加热、加压的措施，选择或设计相应设备和反应器的结构；寻求生产纯净的H2、N2的方法。下一步：寻求生产粗原料气的工艺，净化工艺。把具有制气功能、净化功能和合成功能的单元以及相应的输送、换热、压缩、储存等装置组合起来。

—合成氨工艺流程氨合成流程原则上应由原料气的预处理、氨合成反应和氨的分离三大系统组成，根据工艺过程的特点，应配置未反应气体的循环系统。氨合成过程原则流程示意图

不同功能单元的实施方法不同设备型式不同流程方案（2）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（3）形态分析法原则是否满足所要求的技术指标经济指标的先进性环境、安全和法律技术资料的完整性和可信度对不同流程方案精确分析评价，择优汰劣，选择其中最优方案。例：丙烯氨氧化制丙烯腈生产过程主反应：

C3H6+NH3+1/2O2CH2=CHCN+H2O主要副产物：HCNCH3CN

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？

方案一：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；丙烯腈与乙腈的沸点相近，普通精馏方法难于将它们分离。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，使两者精馏分离变得很容易。方案二：采用萃取精馏法先将丙烯腈和HCN解吸出来，乙腈留在水溶液中，然后再分离丙烯腈和HCN。形态分析法的一个重要判据——经济性例：硫酸生产流程的确定硫铁矿（FeS2）→SO2→SO3→H2SO4

如果在浓硫酸吸收SO3后，剩余的SO2再氧化，由于产物SO3已被移出，反应平衡向产物方向移动，最终有99.5%～99.8%的SO2转化为SO3，再进行第二次吸收，该工艺流程—“二次转化二次吸收”流程。循环流程生产能力和生产强度转化率选择性收率平衡转化率和平衡产率第三节化工过程的主要效率指标一、生产能力和生产强度

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。

单位：千克/时（kg/h）

吨/天(t/d)

万吨/年(10kt/a)设计能力：设备或装置在最佳条件下可以达到的最大生产能力。1、生产能力设备的单位体积（或面积）的生产能力。单位：kg/h·m3，t/d·m3，kg/h·m2，t/d·m2

2、生产强度时空收率用于比较那些相同反应过程或物理加工过程的设备或装置的优劣。设备中进行的过程速率高，其生产强度就高。单位：kg/h·m3，kg/h·kg即催化剂的生产强度，单位时间、单位体积（质量）催化剂所得产品量。有效生产周期1、转化率二、转化率、选择性和收率（产率）表征原料的转化程度，反映了反应进度。对于同一反应，若反应物不仅只有一个，那么，不同反应组分的转化率在数值上可能不同。反应计算转化率时，反应物起始量的确定很重要。对于间歇过程，以反应开始时装入反应器的某反应物料量为起始量；对于连续过程，一般以反应器进口物料中某反应物的量为起始量。但对于采用循环流程的过程来说，则有单程转化率和全程转化率之分。单程转化率系指原料每次通过反应器的转化率全程转化率又称总转化率，系指新鲜原料进入反应系统到离开该系统所达到的转化率。2、选择性指体系中转化成目的产物的某反应物量与参加所有反应而转化的该反应物总量之比，用符号S表示。表达主、副反应进行程度的大小，反映原料的利用是否合理。3、收率（产率）从产物角度来描述反应过程的效率有循环物料时，也有单程收率和总收率之分总收率单程收率转化率、选择性和收率的关系4、质量收率投入单位质量的某原料所能生产的目的产物的质量无副反应体系S=1，故Y在数值上等于X，X越高则收率越高；有副反应体系S<1，希望在S高的前提下X尽可能高。Y=SX例:乙烷脱氢生产乙烯时，原料乙烷处理量为8000kg/h，产物中乙烷为4000kg/h，获得产物乙烯为3200kg/h，求乙烷转化率、乙烯的选择性及收率。

解：乙烷转化率=（8000-4000）/8000*100%=50%乙烯的选择性=（3200*30/28/4000*100%=85.7%乙烯的收率=50%*85.7%*100%=42.9%例：丙烷脱氢生产丙烯时，原料丙烷处理量为3000kg/h，丙烷单程转化率为70%，丙烯选择性为96%，求丙烯产量。解：丙烯产量=3000*70%*96%*42/44=1924.4(kg/h)5、平衡转化率和平衡产率可逆反应能达到的极限值。可逆反应达到平衡时的转化率称为平衡转化率，此时所得产物的产率为平衡产率。

随着反应的进行，正反应速率降低，逆反应速率升高，所以净反应速率不断下降直到零。

在实际生产中应保持高的净反应速率，不能等待反应达平衡，故实际转化率和产率比平衡值低。若平衡产率高，则可获得较高的实际产率。一、温度的影响温度对化学平衡的影响

对于不可逆反应不需考虑化学平衡，而对于可逆反应，其平衡常数与温度的关系为:吸热反应

ΔH0＞0，K值随着温度升高而增大，有利

于反应，产物的平衡产率增加；放热反应

ΔH0＜0，K值随着温度生高而减小，平衡

产率降低。降低温度才能使平衡产率增高。第四节反应条件对化学平衡和反应速率的影响温度对反应速率的影响

反应速率是指单位时间、单位体积某反应物组分的消耗量，或某产物的生成量。其反应速率方程为k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二、浓度的影响

反应物浓度越高，越有利于平衡向产物方向移动。

使价廉易得的反应物过量，可以使价贵或难得的反应物更多地转化为产物，提高其利用率。反应物浓度愈高，反应速率愈快。

反应初期，反应物浓度高，反应速率大，随着反应的进行，末期反应物浓度降低，反应速率下降。可逆反应，反应物浓度与其平衡浓度之差是反应的推动力，推动力愈大则反应速率愈高。反应过程中不断从反应区域取出生成物，使反应远离平衡，既保持了高速率，又使平衡不断向产物方向移动，是提高产率的有效方法之一。三、压力的影响压力对反应平衡的影响对固相和液相反应的影响：影响较小对气相反应平衡的影响①分子数增加的反应，降低压力可以提高平衡产率；②分子数减少的反应，压力升高，产物的平衡产率增大；③分子数没有变化的反应，压力对平衡产率无影响。压力对气相反应速率的影响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，反而不经济惰性气体对反应速率和平衡产率的影响惰性气体的存在，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四、停留时间的影响停留时间是指物料从进入设备到离开设备所需要的时间，若有催化剂存在指物料与催化剂的接触时间，单位用秒（S）表示。

一般停留时间越长，原料转化率越高，产物的选择性越低，设备的生产能力越小，空速越小；反之亦然。第五节反应过程的物料衡算和热量衡算一、反应过程的物料衡算1、物料衡算基本方程式2、间歇操作过程的物料衡算以每批生产时间为基准输入物料量

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、催化剂等）输出物料量

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应器内的物料量及其他机械损失。

3、稳定流动过程的物料衡算系统中各点的参数（温度、压力、浓度和流量等）不随时间而变化，系统中没有积累稳定流动过程的物料衡算式为:组分衡算原子衡算4、物料衡算步骤①绘出流程的方框图，以便选定衡算系统。②写出化学反应方程式并配平之。③选定衡算基准。④收集或计算必要的各种数据。⑤设未知数，列方程式组，联立求解。⑥计算和核对。⑦报告计算结果。衡算原理：输入能量=输出能量+累计能量