化工生产过程知识培训讲义

第三章化工生产过程基本知识第一节工业催化剂一、催化剂的基本特征二、催化剂的组成与性能三、催化剂的使用四、工业生产对催化剂的一般要求五、催化剂制备方法简介第二节化工生产过程的常用指标与经济评价一、转化率、收率、产率二、生产能力与生产强度三、工艺技术经济评价指标第三节化工生产过程的物料衡算和能量衡算一、物料衡算二、能量衡算三、物料衡算和能量衡算实例池州学院化学与食品科学系

1第一节工业催化在国计民生中的作用

一、催化剂－现代化学工业的基石

90％以上的化工产品是借助催化剂生产出的，没有催化剂，就不可能建立现代化学工业。

如：

无机化学工业中的合成氨、硝酸、硫酸等的生产。石油加工中的催化裂化、催化重整等过程。石油化工中醇、醛、酸、酯的生产。三大合成高分子材料的生产。煤化工与天然气化工过程。生物化工中的酶催化过程。环保催化过程等。池州学院化学与食品科学系

2一、催化剂－现代化学工业的基石

催化研究的重点将逐渐由过去以获取有用物质为目的的“石油化工催化”转向以消除有害物质为目的的“环保催化”的时期。池州学院化学与食品科学系

3一、催化剂－现代化学工业的基石表1-1全球催化剂市场用途分布年份销售额/亿美元构成比例/%炼油化工环保炼油化工环保19827.9111.933.5633.851.015.219849.5013.234.2735.249.015.819858.009.008.0032.036.032.019909.5011.0015.5026.430.643.0池州学院化学与食品科学系

4二、二十世纪工业催化的一些重大发明表1-220世纪工业催化剂的重大发明

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5二、二十世纪工业催化的一些重大发明

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6第二节工业催化剂

一、催化剂的基本特征二、催化剂的组成与性能三、催化剂的使用四、工业生产对催化剂的一般要求五、催化剂制备方法简介池州学院化学与食品科学系

7第一节工业催化剂一、催化剂的基本特征定义：在化学反应体系中，因加入了某种物质而使化学反应速率明显加快，但该物质的数量和化学性质在反应前后不变，该物质称为催化剂。这种作用称为催化作用。能明显降低反应速率的物质称为负催化剂。催化剂能加快反应速度的原因：改变反应途径，反应活化能降低，反应速率增大。池州学院化学与食品科学系

8举例：碘化氢的分解反应（见教材p21）池州学院化学与食品科学系

9催化剂的特点①催化剂是参与了反应的，但反应终了时，催化剂本身未发生化学性质和数量的变化。②催化剂只能缩短达到化学平衡的时间(即加速作用)，但不能改变平衡。③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。举例：乙烯环氧化生产环氧乙烷。见教材p21池州学院化学与食品科学系

10④用于正反应的催化剂不一定能直接应用于逆反应。举例：加氢反应和脱氢反应。见教材p22⑤催化剂具有一定的使用周期。催化剂的中毒和流失等使得催化剂的使用周期有限。池州学院化学与食品科学系

11二、催化剂的组成与性能催化剂的分类：按来源分为生物催化剂和非生物催化剂。生物催化剂.酶催化剂：见教材p22.生物催化剂的优缺点：见教材p22

非生物催化剂：主要为工业催化剂。工业催化剂的分类：按催化功能分:有加氢、脱氢、氧化、裂化、水合、聚合、烷基化、异构化、芳构化、羰基化、卤化等众多催化剂。按材质分:有金属催化剂、氧化物催化剂、硫化物催化剂、酸催化剂、碱催化剂、络合物催化剂和生物催化剂等。池州学院化学与食品科学系

12按反应机理分:有氧化还原型催化剂、酸碱催化剂等。按催化反应体系的物相均一性分:有均相催化剂和非均相催化剂(固体催化剂)。池州学院化学与食品科学系

131.催化剂的组成（1）液体催化剂（P22）液体催化剂酸催化剂：碱催化剂：金属配合物催化剂：液体催化剂的组成：（P22）举例：乙醛氧化法生产醋酸所用催化剂醋酸锰溶液的配制。池州学院化学与食品科学系

14（2）固体催化剂的组成

固体催化剂一般由活性组分、助催化剂、抑制剂和载体组成。活性组分：对主反应具有催化作用的物质；通常是金属或金属氧化物，例如铁、铜、铝及其氧化物。举例：加氢所使用的镍催化剂，其活性组分为Ni。助催化剂：本身没有催化性能，却能改善催化剂性能的物质；能够提高催化剂的活性、选择性和稳定性。举例：乙烯环氧化制备还原乙烷所使用的银催化剂，在其中加入助剂Na或K，可改善催化剂的稳定性和耐热性。

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15

抑制剂：抑制副反应的发生，提高催化剂选择性的物质；举例:见教材p23.

载体：为催化剂的骨架。载体的主要作用是承载活性组分和助催化剂，是负载活性组分和助催化剂的骨架。载体的主要作用:见教材p23池州学院化学与食品科学系

16补充：固体催化剂一、固体催化剂的作用催化剂是能够加速化学反应速率而本身能复原的物质。催化剂有下列性质：1.产生中间产物，改变反应途径，因而降低反应活化能和加速反应速率；2.不能改变平衡状态和反应热；3.必然同时加速正反应和逆反应的速率；4.具有选择性，使化学反应朝着期望的方向进行，抑制不需要的副反应。池州学院化学与食品科学系

17固体催化剂二、固体催化剂的物理性质

1.内表面积固体催化剂内含有大小不等的孔道，形成巨大的内表面积。颗粒的外表面积和内表面积相比很小，一般忽略不计。催化反应在内表面上进行。以比表面积表征固体催化剂的内表面积。2.孔容和孔隙率

1）孔容孔容是指每克催化剂内部所占孔道的体积，记作

Vgcm3/g。池州学院化学与食品科学系

18固体催化剂

2）孔隙率孔隙率是催化剂颗粒的孔容积和颗粒的体积之比。式中为表观密度（假密度），是以颗粒体积计算的密度。池州学院化学与食品科学系

19固体催化剂3.孔径及其分布催化剂中孔道的大小、形状和长度都是不均一的，催化剂孔道半径可分成三类：1）微孔，孔半径为1nm左右；2）中孔，孔半径为1～25nm左右；3）大孔，孔半径大于25nm的孔。载体的作用是作为催化剂的骨架，同时提供催化剂的内表面积。催化剂颗粒的内表面积是何等的巨大。池州学院化学与食品科学系

20固体催化剂设有气－固相催化反应：

反应步骤如下：1.外扩散：A和B从气相主体到达颗粒外表面；2.内扩散：A和B从颗粒外表面进入颗粒内部；3.化学反应：1）化学吸附：A和B被活性位吸附，成为吸附态A和B；2）表面反应：吸附态A和B起反应，生成吸附态C和D；3）脱附：吸附态C和D脱附成自由的C和D。池州学院化学与食品科学系

214.内扩散:C和D从颗粒内部到达颗粒外表面;5.外扩散：C和D从颗粒颗粒外表面到达气相主体；化学吸附、表面反应和脱附三步是串联的，构成了催化反应过程。按照上述三步获得的催化反应动力学，称之为催化反应化学动力学，或者催化反应本征动力学。外表面内表面1.外扩散2.内扩散3.化学反应：（1）（2）（3）吸附反应脱附气固相催化反应本征动力学的理论基础是化学吸附理论。池州学院化学与食品科学系

232.工业催化剂的性能指标

指1g催化剂所具有的表面积，m2/g。

比表面积的大小影响催化剂的活性和催化反应的速率。性能优良的催化剂必须有足够大的比表面积，以提供更多的活性中心。各种催化剂的比表面积的大小不等。比表面积的测定方法有：一般用BET法和色谱法。池州学院化学与食品科学系

24（1）比表面

指在给定的温度、压力和反应物流量(或空间速度)下，催化剂使原料转化的能力。

判断催化剂性能的重要标志，工业上有下列表达方式：（1）给定温度（压力）下完成原料的转化率。转化率越高，活性越高；（2）完成给定的转化率所需的温度。温度越低，活性越高；（3）完成给定的转化率所需的空速。空速越大，活性越高；池州学院化学与食品科学系

25（2）活性

催化剂中具有催化活性的部位。如:

催化剂表面的酸、碱中心；原子簇（Clusters）等。池州学院化学与食品科学系

26（3）活性位（4）选择性

指反应所消耗的原料中有多少转化为目的产物。S(选择性)％=（转化为目的产物所消耗的某反应物的量/某反应物转化的总量）×

100％。如：反应A→B+C

设A的起始的物质的量为NA0,反应后剩余的物质的量为NA,反应后B的生成量为NB，则目的产物B的选择性SB为

SB=NB/（NA0－NA）×100%池州学院化学与食品科学系

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指催化剂使用期限的长短。寿命的表征是生产单位量产品所消耗的催化剂量，或在满足生产要求的技术水平上催化剂能使用的时间长短。影响催化剂使用寿命的因素:见教材p24a.化学稳定性

b.热稳定性

c.机械稳定性

d.耐毒性等。池州学院化学与食品科学系

28（5）寿命催化剂的作用体现为：（1）提高反应速率和选择性。（2）改进操作条件。（3）催化剂有助于开发新的反应过程，发展新的化工技术。（4）催化剂在能源开发和消除污染中可发挥重要作用。池州学院化学与食品科学系

29三、催化剂使用

固体催化剂中的活性组分通常以氧化物、氢氧化物或者盐的形态存在，它们没有催化活性。活化就是将它们转化成具有催化作用的活性形态。固体催化剂在使用前先要活化，催化剂经活化后才有活性。活化方法：氧化、还原、硫化、酸化等。一般，活化在活化炉、反应器中进行，催化剂经活化后可正常使用。池州学院化学与食品科学系

30（1）活化

超温过热、原料气中混有毒物杂质，有污垢覆盖催化剂表面，都会导致催化剂失活。失活原因：（a）化学因素（b）超温过热（c）机械原因催化剂的结焦：见p25催化剂的中毒：见p25催化剂的受热失活：见p25池州学院化学与食品科学系

31（2）失活

催化剂中毒有暂时性和永久性两种情况。暂时性中毒是可逆的，当原料中除去毒物，催化剂可逐渐恢复活性，永久性中毒则是不可逆的，不可再生。催化剂的再生方法：烧焦再生。p26池州学院化学与食品科学系

32（3）再生四、工业生产对催化剂的一般要求①适当高的活性；②活性温度要低；（一般催化剂在一定的温度范围内具有较高的活性）③较好的选择性；④机械强度高，在使用过程中受震动或摩擦后破碎少；⑤抗毒性能好；⑥耐热性好；⑦寿命长；⑧价格低廉，原料易得，具有良好的流体力学性能。池州学院化学与食品科学系

33五、催化剂制备方法

固体催化剂最常用的催化剂制备方法有浸渍法、沉淀法、共混合法、溶胶－凝胶法、离子交换法和熔融法。1.沉淀法

在充分搅拌的条件下，向含有催化剂各组分的溶液中加入沉淀剂，生成沉淀物。沉淀物经分离、洗涤除去有害离子，然后干燥、煅烧制得催化剂。池州学院化学与食品科学系

34沉淀剂应选择沉淀后容易分解、挥发和较易洗涤干净的沉淀剂，如氨水、尿素、碳酸铵等铵盐、碳酸钠等碳酸盐、氢氧化钠等碱金属盐类，这样才能制备出纯度较高的催化剂。另外，形成的沉淀物应便于过滤和洗涤，避免形成非晶型沉淀。同时，沉淀物的溶解度愈小愈好，这样沉淀反应完全，可减少原料的浪费。沉淀方法单组分沉淀法、多组分沉淀法、均匀沉淀法和超均匀共沉淀法等。池州学院化学与食品科学系

352.浸渍法

将载体放在含有活性组分的水溶液中浸泡，使活性组分吸附在载体上。或者负载组分以蒸气相方式浸渍于载体中。如一次浸渍达不到规定的吸附量，可在干燥后再浸。如要将几种活性组分按一定比例浸渍到载体上去，常采用多次浸渍的办法池州学院化学与食品科学系

36催化剂载体催化剂活性组分浸渍干燥焙烧负载型催化剂浸渍法工艺流程：池州学院化学与食品科学系

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等体积浸渍法、过量浸渍法、多次浸渍法、流化喷洒浸渍法和蒸发浸渍法等。浸渍方法：浸渍方法的优点：

催化剂的活性组分利用率高，用量少。因为活性组分大多仅分布在载体的表面，这对贵金属催化剂有为重要。同时，浸渍法的操作工艺相对较为简单，制备步骤也较少。池州学院化学与食品科学系

383.混合法

将催化剂的各个组分作成浆状，经过充分的混合(如在混炼机中)后成型、干燥、煅烧而得。

其原理就是将组成催化剂的各组分以粉状粒子的形态，在球磨机或碾合机内边磨细、边混合，使各组分粒子之间尽可能均匀分散，保证催化剂主剂与助剂及载体的充分混合，然后制成催化剂。混合法是工业上制造多组分催化剂最简单的方法。池州学院化学与食品科学系

39（a）干混合法将催化剂活性组分、助催化剂、载体、胶粘剂、造孔剂等放在混合器中，在干的状态下混合均匀，然后成型、干燥、焙烧，即可制得催化剂。（b）湿混合法活性组分往往以沉淀盐或氢氧化物的形式，加上助催化剂、载体、胶粘剂等进行湿式碾合，然后进行挤条、干燥、焙烧，即可制得催化剂。混合方法池州学院化学与食品科学系

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优点：方法简单，生产量大，成本低；缺点：催化剂的活性、热稳定性都较差。混合法的优缺点池州学院化学与食品科学系

41(4)溶胶－凝胶法

在胶体化学中，被分散的胶体粒子称为分散相，粒子所在的介质称为分散介质（溶剂），当分散相颗粒大小在1-100nm范围内形成的溶液称为胶体溶液，简称为溶胶。在一定条件下，溶胶中的胶体粒子会互相凝结而生成凝胶沉淀，这种凝胶沉淀是一种含有较多溶剂，体积庞大的非晶体沉淀，经脱出溶剂后，便可得到三维立体网状结构的多孔、大表面的固体，这是溶胶－凝胶法制备催化剂的基础。

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42基本原理：

将这种凝结的胶体经过熟化、洗涤、干燥、焙烧，即可制成催化剂。溶胶－凝胶法特别适合于用于制备大比表面积催化剂和载体。

溶胶的制备大体上有两种方法：（a）分散法：它是利用胶体磨、气流粉碎、超声波、电弧等方法，把较大的颗粒分散成胶体粒子制成溶胶；

（b）凝聚法：它是将由分子、离子、原子组成的细小质点凝聚成胶体粒子制成溶胶。凝聚法有物理凝聚和化学凝聚，物理凝聚是通过溶液骤冷或饱和蒸汽减小溶解度生成胶体溶液；化学凝聚是通过水解、复分解等化学反应生成胶体溶液。工业上大多采用化学凝聚法制备胶体溶液。池州学院化学与食品科学系

44胶体溶液常用的制备方法

胶体溶液制备

→

胶凝

→

熟化

→

洗涤

→

干燥

→

焙烧池州学院化学与食品科学系

45制备流程优点：（1）可制高均匀、高比表面积的催化材料；（2）较容易控制孔径和孔径分布；（3）较容易控制催化活性组分的组成；缺点：（1）制备溶胶常用金属有机物，价格较贵；（2）制备工艺复杂；（3）影响胶凝的因素较多，操作控制较严格。池州学院化学与食品科学系

46溶胶－凝胶法的优缺点（5）离子交换法

利用离子交换反应作为催化剂制备主要工序的方法称为离子交换法。其原理是采用离子交换剂作为载体，引入阳离子活性组分而制成一种高分散、大比表面、均匀分布的金属离子催化剂或负载型金属催化剂。在离子交换法中，关键工艺是离子交换剂的制备。通常的离子交换剂有：无机离子交换剂、有机强酸性阳离子交换树脂、有机强碱性阴离子交换树脂等。池州学院化学与食品科学系

47（6）热熔融法

热熔融法是制备某些催化剂较特殊的方法。适合于少数必须经熔炼过程的催化剂。特点：在熔融温度下，催化剂各个组分熔炼成为均匀分布的混合物－固溶体－晶格间的高度分散状态。同时，催化剂具有高的强度、热稳定性、寿命和特殊的活性。

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48第三节化工生产过程的常用指标与经济评价一、转化率、收率、产率二、生产能力与生产强度三、工艺技术经济评价指标池州学院化学与食品科学系

49一、转化率、收率、产率

给定的反应组分转化成产物的量和加入量之比。

X(转化率)％=（发生了反应的反应物的量/起始的反应物的量）×100％如：反应A→B+C

设A的起始物质的量为NA0，反应后剩余的物质的量为NA,则反应物A的转化率XA为

XA=（NA0－NA）/NA0

×100%1、转化率池州学院化学与食品科学系

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当物料有循环时，转化率又分为单程转化率和总转化率。(1)单程转化率

以反应器为研究对象，参加反应的原料量占通入反应器原料总量的百分数。(2)总转化率

以包括循环系统在内的反应器、分离设备的反应体系为研究对象，参加反应的原料量占进入反应体系总原料量的百分数。单程转化率较低，总转化率较高。见教材p28。池州学院化学与食品科学系

51(3)平衡转化率

指某一化学反应到达化学平衡状态时转化为目的产物的某种原料量占该原料起始量的百分数。它是转化率的最高极限值。池州学院化学与食品科学系

522.产率Y(产率)％=（生成的目的产物的量/某反应物的起始量）×100％如：反应A→B+C

设A的起始的物质的量为NA0,反应后B的生成量为NB，C的生成量为NC，则产物B的产率YB为:YB=NB/NA0

.

100%

产物C的产率YC为:YC=NC/NA0

.

100%池州学院化学与食品科学系

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产率也就是收率，收率有单程收率及总收率之分。单程收率：目的产物的理论产量以通人反应器的某种原料量为基础来计算的理论产率；总收率：各工序收率的乘积。收率等于转化率与选择性的乘积。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。池州学院化学与食品科学系

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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。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。池州学院化学与食品科学系

55二、生产能力与生产强度化工过程的主要效率指标生产能力：

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料量。生产能力分为设计能力、查定能力、现有能力。见教材p29.生产强度：

为设备的单位特征几何量的生产能力。即设备的单位体积的生产能力，或单位面积的生产能力。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。三、工艺技术经济评价指标消耗定额：指生产单位产品所消耗的各种原料及辅助材料的数量。1.原料消耗定额

分为理论消耗定额和实际消耗定额理论消耗定额(Ai)：按化学反应方程式的化学计量为基础计算的消耗定额。实际消耗定额(At)：按生产中实际消耗的原料量为基础计算的消耗定额。

At>Ai原因:见教材p302.公用工程的消耗定额

公用工程指的是化工生产必不可少的供水、供热、供电、供气、供冷等。工业用水：分为工艺用水和非工艺用水工艺用水：非工艺用水：供热供热载体：水蒸气（﹤200℃）、导热油（200℃

～350℃）、熔盐混合物（﹥350℃

）

低温冷却

冷却介质：低温水（使用温度﹥5℃）；盐水（0℃～15℃，NaCl溶液；

0℃～45℃，NaCl溶液；有机物等。

补充：空速（VS）指反应气体在单位时间内通过给定体积催化剂的气体的体积数。即：GHVS=cm3/(cm3.h)；或指反应液体在单位时间内通过给定体积（或质量）催化剂的液体的体积数（或质量）。即：LHVS=ml/(ml.h)。池州学院化学与食品科学系

61转换频率

在给定温度、压力、反应物比率以及一定的反应程度下，单位时间内，单位活性位上发生的反应过程（基元步骤，基元反应）次数，称为转换频率。能准确反映催化剂的活性，但测定其值很困难。

思考题1：有一反应为

A→B+C，反应前投入的A为1.0mol，某一时刻测得反应体系中各物质的量如下：A＝0.2mol,B=0.7mol,C=0.1mol。计算此时（1）A的转化率？（2）B和C的选择性？（3）B和C的产率？

思考题2：有一苯加氢生产环己烷年产3万吨的反应器内，装Pt/Al2O3

催化剂2.0m3，若催化剂的堆积密度为0.66g/cm3,计算其时空产率(一年按300天计算，分别按单位体积和单位重量催化剂计算)。第三节化工生产过程的物料衡算和能量衡算

一、物料衡算二、能量衡算三、物料衡算和能量衡算实例一、物料衡算1.衡算基本方程

物料衡算基本方程式：∑(mi)入

=∑(mi)出+∑(mi)积

+∑(mi)损

物料衡算是以质量守恒定律为基础的物料平衡计算。

式中：∑(mi)入

-输入物料总和∑(mi)出

-输出物料总和∑(mi)积-积累物料量∑(mi)损

-系统损耗的物料质量（1）连续操作过程的物料衡算

系统内部无积累物料∑(mi)入

=∑(mi)出

+∑(mi)损若连续操作系统无物料损耗∑(mi)入

=∑(mi)出

2、整个系统的物料衡算（2）间歇操作过程的物料衡算

按照下式：∑(mi)入

=∑(mi)出

计算每一批进入和排出的物料量

(3).系统物料衡算的方法和步骤①画出物料衡算示意图；某甲烷转化反应的物料衡算图②写出主、副化学反应方程式并配平；如：甲烷的蒸气转化反应：CH4+H2O==CO+3H2CH4+CO2==2CO+2H2CO+H2O==CO2+H2反应器CH40.25kmol/hH2Oxkmol/hCO

ykmol/hCO2

zkmol/hH2

wkmol/hCH41kmol/hH2O2.5kmol/h③确定物料衡算的任务；

明确物料衡算中哪些是已知的，哪些是未知的，明确计算任务。④收集资料数据；

A、

B、

C、⑤选定计算基准；

选择基准的原则是尽量使计算简化，⑥列方程式、联立求解；

分析数量之间的关系，列出独立数学关联式计算。⑦核对和整理计算结果3.子系统的物料衡算(1)物理过程

对于物理过程，还可以按每种组分分别建立该组分的物料衡算式。

对于需要进行物料衡算的子系统，除了确定总的物料衡算式外，还需要确定独立的物料衡算式的个数。精馏塔WxwDxdFxf物料衡算式：总物料衡算式

F=D+WA组分物料衡算式:FxfA＝DxdA+WxwAB组分物料衡算式:FxfB＝DxdB+WxwB举例：双组分精馏系统问：上述衡算式之间是否独立？为什么？独立物料衡算式有几个？为什么？能得出何结论？独立物料衡算式为2个。结论：独立物料衡算式与组分数相等，物料衡算式的总是比组分数多一个。问：上述衡算式之间是否独立？为什么？独立物料衡算式有几个？为什么？能得出何结论？(2)化学反应过程碳（Gcf)燃烧炉炉气（nco、nco2、no2）氧（Vo2f)化学反应：C+O2==CO2C+1/2O2==CO物料衡算式：C物料衡算式:nc＝nco+nco2O物料衡算式:no2=0.5nco+nco2总物料衡算式

nc+2no2=2nco+3nco2问：独立物料衡算式有几个？能得出何结论？独立物料衡算式为2个。结论：独立物料衡算式与参与化学反应的元素种类相等。问：独立物料衡算式有几个？能得出何结论？二、能量衡算⊿H+g⊿h+1/2u2=Q+Ws

若体系与环境之间无轴功交换，体系的宏观动能和宏观内能可忽略。⊿H=Q1.稳流体系能量衡算通式热量衡算式:

∑QI=∑Qo+Qs

∑QI-随物料进入系统的热量∑Qo-随物料离开系统的总热Qs-向系统周围散的热量(1).画出流程示意图并根据计算要求确定衡算体系；(2).选定物料衡算和能量衡算基准；(3).根据具体计算要求收集有关数据；(4).列出物料平衡方程和能量平衡方程并计算求解；(5).校核检验2.能量衡算的方法与步骤例1：甲烷在装有催化剂的管式转化器中进行的蒸气转化，反应方程式为：

CH4+H2O==CO+3H2CH4+CO2==2CO+2H2CO+H2O==CO2+H2（*）在进入转化器时，水蒸气和甲烷的摩尔比为2.5，甲烷的转化率为75％，蒸气的转化温度为500℃，离开转换器的混合气体中CO与CO2之比以（*

)达到化学平衡时的比率确定[500℃时，反应（*

）的平衡常数Ky≈0.8333]。求①每小时通入1KMOL甲烷时反应后的气体混合物组成；②设进料与出料温度均为500℃，为保持反应温度的恒定，求供热速率。三、物料衡算和能量衡算实例解：见P34-P36反应器CH40.25kmol/hH2Oxkmol/hCO

ykmol/hCO2

zkmol/hH2

wkmol/hCH41kmol/hH2O2.5kmol/h例2：由电解食盐水得稀碱液1000kg，其组成为：NaOH10%、NaCl10%，在蒸发器内蒸发浓缩到浓碱液，并有大部分食盐自溶液中析出，测得浓碱液的组成为：NaOH50%、NaCl12%,求蒸发的水量、析出的食盐量及浓碱液量。蒸发器稀碱液

浓碱液解：衡算范围－蒸发器衡算基准－以1000kg进料对总物料衡算：对NaOH物料衡算：对NaCl物料衡算：(1)(2)(3)联立公式（1）、（2）、（3）得：物料衡算时注意：（1）圈出衡算范围，确定衡算对象，把穿越系统边界的物料流股逐项列出。（2）确定衡算的基准：间歇过程以一次（或一批）投料为基准；连续过程以单位时间（1s、1h、1min）为基准。例3：求当输出盐水浓度降为x=1％时所需的时间θ

＝？M=2000kg10%的盐水解：任一时刻桶内的盐水浓度为x，盐含量为2000x在dθ时间内：对盐水桶作物料衡算：总结：物料衡算：物质守衡定律输入物料量的总和＝输出物料量的总和＋累积的物料量注意（1）衡算的范围（2）衡算的基准：连续操作以单位时间，间歇操作以一批操作2·能量衡算：能量守衡定律

能量衡算最常见的是热量衡算，热量衡算时焓的基准必须注意统一，另外注意有时须考虑热损失。复习思考题1、什么是平衡转化率？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。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。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。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。2、什么是转化率、选择性、收率？转化率是指某一反应物参加反应而转化的数量占该反应物起始量的分率或百分率，用符号X表示。其定义式为转化率表征原料的转化程度，反映了反应进度。选择性系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，其定义式如下在复杂反应体系中，选择性是个很重要的指标，它表达了主、副反应进行程度的相对大小，能确切反映原料的利用是否合理。《化妆品术语》起草情况汇报中国疾病预防控制中心环境与健康相关产品安全所一、标准的立项和下达时间2006年卫生部政法司要求各标委会都要建立自己的术语标准。1ONE二、标准经费标准研制经费：3.8万三、标准的立项意义术语标准有利于行业间技术交流、提高标准一致性、消除贸易误差，作为标准体系中的基础标准，术语标准在各个领域的标准体系中均起着重要的作用。随着我国化妆品卫生标准体系建设逐步加快，所涉及的术语和定义的数量也在迅速增长，在