化工生產(chǎn)過程及流程

1、第二章 化工生產(chǎn)過程及流程第一節(jié) 化工生產(chǎn)過程及流程 2第二節(jié) 化工過程的主要效率指標(biāo) 3第三節(jié) 反應(yīng)條件對化學(xué)平衡和反應(yīng)速率的影響 2第四節(jié) 催化劑的性能及使用 1第五節(jié) 反應(yīng)過程的物料衡算和熱量衡算（在化工設(shè)計中講）主要內(nèi)容：了解和掌握生產(chǎn)過程的內(nèi)容及生產(chǎn)工藝流程，掌握化工過程的主要效率指標(biāo)及其計算，了解和掌握各種反應(yīng)條件及其對化學(xué)平衡和反應(yīng)速率的影響，了解和掌握催化劑、催化劑性能及使用。授課方式：重點采用課堂講授，利用啟發(fā)式、提問式與講解式相結(jié)合的方法，并將理論與實際化工廠相結(jié)合進行講解，同時選部分內(nèi)容讓學(xué)生自學(xué)。重點和難點：生產(chǎn)工藝流程、化工過程的主要效率指標(biāo)及其計算，反應(yīng)條件及其對化

2、學(xué)平衡和反應(yīng)速率的影響，催化劑性能等。 第一節(jié) 化工生產(chǎn)過程及流程 一、化工生產(chǎn)過程化工生產(chǎn)過程一般可概括為原料預(yù)處理、化學(xué)反應(yīng)和產(chǎn)品分離及精制三大步驟。（1）原料預(yù)處理 主要目的是使初始原料達到反應(yīng)所需要的狀態(tài)和規(guī)格。例如固體需破碎、過篩；液體需加熱或氣化；有些反應(yīng)物要預(yù)先脫除雜質(zhì)，或配制成一定的濃度。在多數(shù)主產(chǎn)過程中，原料預(yù)處理本身就很復(fù)雜，要用到許多物理的和化學(xué)的方法和技術(shù)，有些原料預(yù)處理成本占總生產(chǎn)成本的大部分。（2）化學(xué)反應(yīng) 通過該步驟完成由原料到產(chǎn)物的轉(zhuǎn)變，是化工生產(chǎn)過程的核心。反應(yīng)溫度、壓力、濃度、催化劑（多數(shù)反應(yīng)需要）或其他物料的性質(zhì)以及反應(yīng)設(shè)備的技術(shù)水平等各種因素對產(chǎn)品的數(shù)量

3、和質(zhì)量有重要影響，是化學(xué)工藝學(xué)研究的重點內(nèi)容?；瘜W(xué)反應(yīng)類型繁多，若按反應(yīng)特性分，有氧化、還原、加氫、脫氧、歧化、異構(gòu)化、烷基化、脫基化、分解、水解、水合、偶合、聚合、縮合、酯化、磺化、硝化、鹵化、重氮化等眾多反應(yīng)；若按反應(yīng)體系中物料的相態(tài)分，有均相反應(yīng)和非均相反應(yīng)（多相反應(yīng)）；若根據(jù)是否使用催化劑來分，有催化反應(yīng)和非催化反應(yīng)。實現(xiàn)化學(xué)反應(yīng)過程的設(shè)備稱為反應(yīng)器。工業(yè)反應(yīng)器的類型眾多，不同反應(yīng)過程，所用的反應(yīng)器形式不同。反應(yīng)器若按結(jié)構(gòu)特點分；有管式反應(yīng)器（裝填催化劑，也可是空管）、床式反應(yīng)器（裝填催化劑，有固定床、移動床、流化床及沸騰床等）、釜式反應(yīng)器和塔式反應(yīng)器等；若按操作方式分，有間歇式、連續(xù)

4、式和半連續(xù)式三種；若按換熱狀況分，有等溫反應(yīng)器、絕熱反應(yīng)器和變溫反應(yīng)器，換熱方式有間接換熱式和直接換熱式。（3）產(chǎn)品的分離利精制 目的是獲取符合規(guī)格的產(chǎn)品；并回收、利用副產(chǎn)物。在多數(shù)反應(yīng)過程中，由于諸多原因，致使反應(yīng)后產(chǎn)物是包括目的產(chǎn)物在內(nèi)的許多物質(zhì)的混合物，有時目的產(chǎn)物的濃度甚至很低，必須對反應(yīng)后的混合物進行分離、提濃和精制才能得到符合規(guī)格的產(chǎn)品。同時要回收剩余反應(yīng)物，以提高原料利用率。分離和精制的方法和技術(shù)是多種多樣的，通常有冷凝、吸收、吸附、冷凍、閃蒸、精餾、萃取、滲透膜分離、結(jié)晶、過濾和干燥等，不同生產(chǎn)過程可以有針對性地采用相應(yīng)的分離和精制方法。分離出來的副產(chǎn)物和“三廢也應(yīng)加以利用或處

5、理。二、化工生產(chǎn)工藝流程1工藝流程和流程圖原料需要經(jīng)過包括物質(zhì)和能量轉(zhuǎn)換的一系列加工，方能轉(zhuǎn)變成所需產(chǎn)品實施這些轉(zhuǎn)換需要有相應(yīng)的功能單元來完成，按物料加工順序?qū)⑦@些功能單元有機地組合起來，則構(gòu)筑成工藝流程。將原料轉(zhuǎn)變成化工產(chǎn)品的工藝流程稱為化工生產(chǎn)工藝流程（或?qū)⒁粋€過程的主要設(shè)備、機泵、控制儀表、工藝管線等按其內(nèi)在聯(lián)系結(jié)合起來，實現(xiàn)從原料到產(chǎn)品的過程所構(gòu)成的圖）。化工生產(chǎn)中的工藝流程是豐姿多彩的，不同產(chǎn)品的生產(chǎn)工藝流程固然不同，同一產(chǎn)品用不同原料來生產(chǎn)，工藝流程也大不相同；有時即使原料相同，產(chǎn)品也相同，若采用的工藝路線或加工方法不同，在流程上也有區(qū)別。工藝流程多采用圖示方法來表達稱為工藝流程圖

6、（flowsheet或process flowsheet）。在化學(xué)工藝學(xué)教科書中主要采用工藝流程示意圖，它簡明地反映出由原料到產(chǎn)品過程中各物料的流向和經(jīng)歷的加工步驟，從中可了解每個操作單元或設(shè)備的功能以及相互間的關(guān)系、能量的傳遞和利用情況、副產(chǎn)物和三廢的排放及其處理方法等重要工藝和工程知識。2 化工生產(chǎn)工藝流程的組織工藝流程的組織或合成是化工付程的開發(fā)和設(shè)計中的重要環(huán)節(jié)。組織工藝流程需要有化學(xué)、物理的理論基礎(chǔ)以及工程知識，要結(jié)合生產(chǎn)實踐，借鑒前人的經(jīng)驗。同時，要運用推論分析、功能分析、形態(tài)分析等方法論來進行流程的設(shè)計。推論分析法 是從“目標(biāo)出發(fā)，尋找實現(xiàn)此“目標(biāo)的“前提”，將具有不同功能的單元

7、進行邏輯組合，形成一個具有整體功能的系統(tǒng)。功能分析法 是縝密地研究每個單無的基本功能和基本屬性，然后組成幾個可以比較的方案以供選擇。因為每個功能單元的實施方法和設(shè)備型式通常有許多種可供選擇，因而可組織出其有相同整體功能的多種流程方案。形態(tài)分析法 是對每種可供選擇的方案進行精確的分析和評價，擇優(yōu)汰劣，選擇其中最優(yōu)方案。評價需要有判據(jù)，而判據(jù)是針對具體問題來擬定的，原則上應(yīng)包括：是否滿足所要求的技術(shù)指標(biāo)；技術(shù)資料的完整性和可信度；經(jīng)濟指標(biāo)的先進性；環(huán)境、安全和法律等。第二節(jié) 化工過程的主要效率指標(biāo) 一、生產(chǎn)能力和生產(chǎn)強度（1）生產(chǎn)能力系指一個設(shè)備，一套裝置或一個工廠在單位時間內(nèi)生產(chǎn)的產(chǎn)品量，或在單

8、位時間內(nèi)處理的原料量。其單位為kg/h，td或kta，萬t/a等?；み^程有化學(xué)反應(yīng)以及熱量、質(zhì)量和動量傳遞等過程，在許多設(shè)備中可能同時進行上述幾種過程，需要分析各種過程各自的影響因素，然后進行綜合和優(yōu)化，找出最佳操作條件，使總過程速率加快，才能有效地提高設(shè)備生產(chǎn)能力。設(shè)備或裝置在最佳條件丁可以達到的最大生產(chǎn)能力，稱為設(shè)計能力。由于技術(shù)水平不同，同類設(shè)備或裝置的設(shè)計能力可能不同，使用設(shè)計能力大的設(shè)備或裝置能夠降低投資和成本，提高生產(chǎn)率。（2）生產(chǎn)程度為設(shè)備的單位特征幾何量的生產(chǎn)能力。即設(shè)備的單位體積的主產(chǎn)能力，或單位面積的生產(chǎn)能力。其單位為kg/hm3），kg/hm2等 。生產(chǎn)強度指標(biāo)主要用于

9、比較那些相同反應(yīng)過程或物理加工過程的設(shè)備或裝置的優(yōu)劣。設(shè)備中進行的過程速率高，其生產(chǎn)強度就高。在分析對比催化反應(yīng)器的生產(chǎn)強度時，通常要看在單位時間內(nèi)，單位體積催化劑或單位質(zhì)量催化劑所獲得的產(chǎn)品量，亦即催化劑的生產(chǎn)強度，有時也稱為時空收率。單位為kg/hm3，kg/hkg。二、轉(zhuǎn)化率、選擇性和收率（產(chǎn)率）化工總過程的核心是化學(xué)反應(yīng)，提高反應(yīng)的轉(zhuǎn)化率、選擇性和產(chǎn)率是提高化工過程效率的關(guān)鍵。1 轉(zhuǎn)化率（conversion） 轉(zhuǎn)化率是指某一反應(yīng)物參加反應(yīng)而轉(zhuǎn)化的數(shù)量占該反應(yīng)物起始量的分率或百分率，用符號X表示。其定義式為轉(zhuǎn)化率表征原料的轉(zhuǎn)化程度，反映了反應(yīng)進度。對于同一反應(yīng)，若反應(yīng)物不僅只有一個，那

10、么，不同反應(yīng)組分的轉(zhuǎn)化率在數(shù)值上可能不同。對干反應(yīng)反應(yīng)物A和B的轉(zhuǎn)化率分別是式中XA、XB分別為組分A和B的轉(zhuǎn)化率；人們常常對關(guān)鍵反應(yīng)物的轉(zhuǎn)化率感興趣，所謂關(guān)鍵反應(yīng)物指的是反應(yīng)物中價值最高的組分，為使其盡可能轉(zhuǎn)化，常使其他反應(yīng)組分過量。對于不可逆反應(yīng)，關(guān)鍵組分的轉(zhuǎn)化率最大為100；對于可逆反應(yīng)，關(guān)鍵組分的轉(zhuǎn)化率最大為其平衡轉(zhuǎn)化率。計算轉(zhuǎn)化率時，反應(yīng)物起始量的確定很重要。對于間歇過程，以反應(yīng)開始時裝人反應(yīng)器的某反應(yīng)物料量為起始量；對于連續(xù)過程，一般以反應(yīng)器進口物料中某反應(yīng)物的量為起始量。但對于采用循環(huán)流程（見圖2-9）的過程來說，則有單程轉(zhuǎn)化率和全程轉(zhuǎn)化率之分。單程轉(zhuǎn)化率系指原料每次通過反應(yīng)器的

11、轉(zhuǎn)化率，例如原料中組分A的單程轉(zhuǎn)化率為式中，反應(yīng)器進口物料中組分A的量=新鮮原料中組分A的量+循環(huán)物料中組分A的量。全程轉(zhuǎn)化率又稱總轉(zhuǎn)化率，系指新鮮原料進入反應(yīng)系統(tǒng)到離開該系統(tǒng)所達到的轉(zhuǎn)化率。例如，原料中組分A的全程轉(zhuǎn)化率為2選擇性（selectivity）對于復(fù)雜反應(yīng)體系，同時存在有生成目的產(chǎn)物的主反應(yīng)和生成副產(chǎn)物的許多副反應(yīng)，只用轉(zhuǎn)化率來衡量是不夠的。因為，盡管有的反應(yīng)體系原料轉(zhuǎn)化率很高，但大多數(shù)轉(zhuǎn)變成副產(chǎn)物，目的產(chǎn)物很少，意味著許多原料浪費了。所以需要用選擇性這個指標(biāo)來評價反應(yīng)過釋的效率。選擇性系指體系中轉(zhuǎn)化成目的產(chǎn)物的某反應(yīng)物量與參加所有反應(yīng)而轉(zhuǎn)化的該反應(yīng)物總量之比，用符號S表示，其定

12、義式如下選擇性也可按下式計算上式中的分母是接主反應(yīng)式的化學(xué)什量關(guān)系來計算的，并假設(shè)轉(zhuǎn)化了的所有反應(yīng)物全部轉(zhuǎn)變成目的產(chǎn)物。在復(fù)雜反應(yīng)體系中，選擇性是個很重要的指標(biāo)，它表達了主、副反應(yīng)進行程度的相對大小，能確切反映原料的利用是否合理。3收率（產(chǎn)率，yield）收率亦稱為產(chǎn)率，是從產(chǎn)物角度來描述反應(yīng)過程的效率。符號為Y ，其定義式為 收率=轉(zhuǎn)化率×選擇性有循環(huán)物料時，也有單程收率和總收率之分。與轉(zhuǎn)化率相似，對于單程收率而言，式（2-18）中的分母系指反應(yīng)器進口處混合物中的該原料量，即新鮮原料與循環(huán)物料中該原料量之和。而對于總收率，式（2-18）中分母系指新鮮原料中該原料量。4質(zhì)量收率（ma

13、ss yield）質(zhì)量收率的定義系指投人單位質(zhì)量的某原料所能生產(chǎn)的目的產(chǎn)物的質(zhì)量，即例1 乙烷脫氫生產(chǎn)乙烯時，原料乙烷處理量為000kg/h，產(chǎn)物中乙烷為000kg/h，獲得產(chǎn)物乙烯為00kg/h，求乙烷轉(zhuǎn)化率、乙烯的選擇性及收率。解：乙烷轉(zhuǎn)化率=（8000-4000）/8000*100%=50% 乙烯的選擇性=（3200*30/28）/4000*100%=85.7% 乙烯的收率=50%*85.7%*100%=42.9%例2 丙烷脫氫生產(chǎn)丙烯時，原料丙烷處理量為3000kg/h，丙烷單程轉(zhuǎn)化率為70%，丙烯選擇性為96%，求丙烯產(chǎn)量。解：丙烯產(chǎn)量=3000*70%*96%*42/44=1924

14、.4(kg/h)三、平衡轉(zhuǎn)化率和平衡產(chǎn)率的計算可逆反應(yīng)達到平衡時的轉(zhuǎn)化率稱為平衡轉(zhuǎn)化率，此時所得產(chǎn)物的產(chǎn)率為平衡產(chǎn)率。平衡轉(zhuǎn)化率和平衡產(chǎn)率是可逆反應(yīng)所能達到的極限值（最大值），但是，反應(yīng)達平衡往往需要相當(dāng)長的時間。隨著反應(yīng)的進行，正反應(yīng)速率降低，逆反應(yīng)速率升高，所以凈反應(yīng)速率不斷下降直到零。在實際生產(chǎn)中應(yīng)保持高的凈反應(yīng)速率，不能等待反應(yīng)達平衡，故實際轉(zhuǎn)化率和產(chǎn)率比平衡值低。若平衡產(chǎn)率高，則可獲得較高的實際產(chǎn)率。工藝學(xué)的任務(wù)之一是通過熱力學(xué)分析，尋找提高平衡產(chǎn)率的有利條件，并計算出平衡產(chǎn)率。在進行這些分析和計算時，必須用到化學(xué)平衡常數(shù)，它的定義及其應(yīng)用在許多化學(xué)、化工書刊中有論述，此處僅寫出其定

15、義式如下。對于反應(yīng)若為氣相反應(yīng)體系，其標(biāo)準平衡常數(shù)表達式為式中 pA、 pB、 pR、 pS分別為反應(yīng)物組分A、 B和產(chǎn)物R、 S的平衡 分壓（其單位與P相同）（純固體或液體取1）;A、B、R、S分別為組分A、B、R、S在反應(yīng)式中的化學(xué)計 量系數(shù)；P為標(biāo)準態(tài)壓力。值得注意的是，現(xiàn)在國際上規(guī)定標(biāo)難態(tài)壓力P為 100 kPa，過去曾定為 101.325 kPa，因此它們對應(yīng)的標(biāo)準平衡常數(shù)值是略有區(qū)別的。另外，在較早出版的書刊文獻中，壓力單位多用“atm（標(biāo)準大氣壓）”，所以組分的平衡分壓單位也用atm，標(biāo)準態(tài)壓力P=latm，故平衡常數(shù)的表達式則變成因此，在查找文獻和手冊中的平衡常數(shù)時，一定要注意

16、Kp的表達式是何種形式 。理想氣體的Kp只是溫度的函數(shù)，與反應(yīng)平衡體系的總壓和組成無關(guān)；在低壓下、或壓力不太高（3 MFa以下）和溫度較高（200以L）的條件下，真實氣體的性質(zhì)接近理想氣體，此時可用理想氣體的平衡常數(shù)及有關(guān)平衡數(shù)據(jù)，即可忽略壓力與組成的影響。在高壓下，氣相反應(yīng)平衡常數(shù)應(yīng)該用逸度商來表達，即式中A、B、R、S分別為反應(yīng)達平衡時組分A 、B、R、S的逸度。各組分的逸度與其分壓的關(guān)系為式中Pi組分i的分壓（其單位與P相同）； i組分i的逸度系數(shù)，與溫度、壓力和組成有關(guān)。由此可推導(dǎo)出K只與溫反有關(guān)，而與壓力無關(guān)，但KP和K與溫度和壓力均有關(guān)。只有當(dāng)真實氣體性質(zhì)接近埋想氣體時，其逸度系數(shù)

17、接近于1，此時K=KP，與壓力無關(guān)。若式（2-22）為理想溶液反應(yīng)體系，其平衡常數(shù)Kc的表達式為式中CA 、CB、CR、Cs分別為組分A、B、R、S的平衡濃度，mol/dm3（純?nèi)軇┤?）； C為標(biāo)準濃度，統(tǒng)一規(guī)定為 1 mol/dm3。真實溶液反應(yīng)體系的平衡常數(shù)式形式與（2-29）相似，但式中各組分濃度應(yīng)該用活度來代替。只有當(dāng)溶液濃度很稀時，才能用式（2-29）來計算平衡常數(shù)。 平衡常數(shù)可通過實驗測定，現(xiàn)在許多化學(xué)、化工手冊、文獻資料及計算機有關(guān)數(shù)據(jù)庫中收集有相當(dāng)多反應(yīng)體系的平衡常數(shù)，或具與溫度的關(guān)系圖表，有的也給出了相應(yīng)的汁算公式。而且也有許多物質(zhì)的逸度系數(shù)或它們的曲線、表格等。但查找時一

18、定要注意適用的溫度、壓力范圍及平衡常數(shù)的表達形式。下面舉兩個汁算平衡轉(zhuǎn)化率和平衡產(chǎn)率的例子。例3 設(shè)某氣相反應(yīng)為 A 2B R，反應(yīng)前組分 A有amol，組分B有bmol，無組分R，反應(yīng)達平衡時組分A的平衡轉(zhuǎn)化率為XA，則A的轉(zhuǎn)化 量為aXAmol。那么平衡體系中組分A的量為（a-aXA）mol、組分B的量為（b-2aXA） mol和組分R的量為aXAmol，體系總量為（ab2aXA）mol；總壓P。則各組分的平衡摩爾分數(shù)y和平衡分壓p分別為所以有根據(jù)反應(yīng)溫度和總壓可從有關(guān)手冊或文獻中查得對應(yīng)的平衡常數(shù)Kp，上式中a和b是已知的反應(yīng)物起始量，由此可計算出XA，繼而可算出平衡組成。應(yīng)注意，上式中

19、總壓P與標(biāo)準態(tài)壓力P的單位應(yīng)相同。對于本例，每轉(zhuǎn)化 lmol反應(yīng)物 A生成1mol產(chǎn)物R，則產(chǎn)物R相對于原料A的平衡產(chǎn)率為然而，每轉(zhuǎn)化 2 mol反應(yīng)物 B生咸 1mol產(chǎn)物 R，則產(chǎn)物 R相對于原料B的平衡產(chǎn)率為第三節(jié) 反應(yīng)條件對化學(xué)平衡和反應(yīng)速率的影響 反應(yīng)溫度、壓力、濃度、反應(yīng)時間、原料的純度和配比等眾多條件是影響反應(yīng)平衡和速率的重要因素，關(guān)系到生產(chǎn)過程的效率。在本書其他各章中均有具體過程的影響因素分析，此處僅簡述以下幾個重要因素的影響規(guī)律。一、溫度的影晌1 溫度對化學(xué)平衡的影響 對于不可逆反應(yīng)不需考慮化學(xué)平衡，而對于可逆反應(yīng)，其平衡常數(shù)與溫度的關(guān)系為對于吸熱反應(yīng)，H0，K值隨著溫度升高

20、而增大，有利于反應(yīng)，產(chǎn)物的平衡產(chǎn)率增加；對于放熱反應(yīng)，HO，K值隨著溫度生高而減小，平衡產(chǎn)率降低。故只有降低溫度才能使平衡產(chǎn)率增高。2 溫度對反應(yīng)速率的影響 反應(yīng)速率系指單位時間、單位體積某反應(yīng)物組分的消耗量，或某產(chǎn)物的生成量。反應(yīng)速率方程通常可用濃度的冪函數(shù)形式表示，例如對于反應(yīng)由上式可知，k總是隨溫度的升高而增加的（有極少數(shù)例外者），反應(yīng)溫度每升高10，反應(yīng)速率常數(shù)增大2-4倍在低溫范圍增加的倍數(shù)比高溫范圍大些，活化能大的反應(yīng)其速率隨溫度升高而增長更快些。對干不可逆反應(yīng)，逆反應(yīng)速率忽略不計，故產(chǎn)物生成速率總是隨溫度的升高而加快；對于可逆反應(yīng)而言，正、逆反應(yīng)速率之差即為產(chǎn)物生成的凈速率。溫度

21、升高時。正、逆反應(yīng)速率常數(shù)都增大，所以正、逆反應(yīng)速率都提高，凈速率是否增加呢？經(jīng)過對速率方程式的分析得知：對于吸熱的可逆反應(yīng)，凈速率r總是隨著溫度的升高而增高的；而對于放熱的可逆反應(yīng)，凈速率r隨溫度變化有三種可能性，即當(dāng)溫度較低時，凈反應(yīng)速率隨溫度的升高而增高；當(dāng)溫度超過某一值后，凈反應(yīng)速率開始隨著溫度的升高而下降。凈速率有一個極大值，此極大值對應(yīng)的溫度稱為最佳反應(yīng)溫度，亦稱最適宜反應(yīng)溫度。凈速率隨溫度的變化如圖2-10曲線所示。二、濃度的影響根據(jù)反應(yīng)平衡移動原理，反應(yīng)物濃度越高，越有利于平衡向產(chǎn)物方向移動。當(dāng)有多種反應(yīng)物參加反應(yīng)對，往往使價廉易得的反應(yīng)物過量，從而可以使價貴或難得的反應(yīng)物更多

22、地轉(zhuǎn)化為產(chǎn)物，提高其利用率。從反應(yīng)速率式（2-32）可知，反應(yīng)物濃度愈高，反應(yīng)速率愈快。一般在反應(yīng)初期，反應(yīng)物濃度高，反應(yīng)速率大，隨著反應(yīng)的進行，反應(yīng)物逐浙消耗，反應(yīng)速率逐漸下降。提高溶液濃度的方法有：對于液相反應(yīng)，采用能提高反應(yīng)物溶解度的溶劑，或者在反應(yīng)中蒸發(fā)或冷凍部分溶劑等；對于氣相反應(yīng)，可適當(dāng)壓縮或降低惰性物的含量等。對于可逆反應(yīng)，反應(yīng)物濃度與其平衡濃度之差是反應(yīng)的推動力，此推動力愈大則反應(yīng)速率愈高。所以，在反應(yīng)過程中不斷從反應(yīng)區(qū)域取出生成物，使反應(yīng)遠離平衡，既保持了高速率，又使平衡不斷向產(chǎn)物方向移動，這對于受平衡限制的反應(yīng)，是握高產(chǎn)率的有效方法之一。近年來，反應(yīng)-精餾、反應(yīng)-膜分離、反

23、應(yīng)-吸附（或吸收）等新技術(shù)、新過程應(yīng)運而生，這些過程使反應(yīng)與分離一體化，產(chǎn)物一旦生成，立刻被移出反應(yīng)區(qū)，因而反應(yīng)始終是遠離平衡的。三、壓力的影響一般來說，壓力對液相和固相反應(yīng)的平衡影響較小。氣體的體積受壓力影響大，故壓力對有氣相物質(zhì)參加的反應(yīng)平衡影響很大，其規(guī)律為：對分子數(shù)增加的反應(yīng)，降低壓力可以提高平衡產(chǎn)率；對分子數(shù)減少的反應(yīng)，壓力升高，產(chǎn)物的平衡產(chǎn)率增大；對分子數(shù)沒育變化的反應(yīng)，壓力對平衡產(chǎn)率無影響。在一定的壓力范圍內(nèi)，加壓可減小氣體反應(yīng)體積，且對加快反應(yīng)速率有一定好處，但效果有限，壓力過高，能耗增大，對設(shè)備要求高，反而不經(jīng)濟。惰性氣體的存在，可降低反應(yīng)物的分壓，對反應(yīng)速率不利，但有利于分

24、子數(shù)增加的反應(yīng)的平衡。四、停留時間的影響停留時間是指物料從進入設(shè)備到離開設(shè)備所需要的時間，若有催化劑存在指物料與催化劑的接觸時間，單位用秒（S）表示。一般停留時間越長，原料轉(zhuǎn)化率越高，產(chǎn)物的選擇性越低，設(shè)備的生產(chǎn)能力越小，空速越??；反之亦然。五、空速的影響空速為停留時間的倒數(shù)，一般空速越大，停留時間越短，原料轉(zhuǎn)化率越低，產(chǎn)物的選擇性越高，設(shè)備的生產(chǎn)能力越大；反之亦然。六、原料配比的影響七、原料純度的影響八、催化劑的影響 第四節(jié) 催化劑的性能及使用 據(jù)統(tǒng)汁，當(dāng)今90的化學(xué)工業(yè)中均包含有催化（catalysis）過程，催化劑（catalyst）在化工主產(chǎn)中占有相當(dāng)重要的地位，其作用主要體現(xiàn)在以下幾

25、方面。（1）提高反應(yīng)速率和選擇性。有許多反應(yīng)，雖然在熱力學(xué)上是可能進行的，但反應(yīng)速率太慢或選擇性太低，不具有實用價值，一旦發(fā)明和使用催化劑，則可實現(xiàn)工業(yè)化，為人類生產(chǎn)出重要的化工產(chǎn)品。例如，近代化學(xué)工業(yè)的起點合成氨工業(yè)，就是以催化作用為基礎(chǔ)建立起來的。近年來合成氨催化劑性能得到不斷改善，提高了氨產(chǎn)率，有些催化劑可以在不降低產(chǎn)率的前提下，將操作壓力降低，使噸氨能耗大為降低；再如乙烯與氧反應(yīng)，如果不用催化劑乙烯會完全氧化生成 CO2和 H2O，毫元應(yīng)用意義。當(dāng)采用了銀催化劑后，則促使乙烯選釋性地氧化生成環(huán)氧乙烷，它可用于制造乙二醇、合成纖維等許多實用產(chǎn)品。（2）改進操作條件。采用或改進催化劑可以降

26、低反應(yīng)溫度和操作莊力、可以提高化學(xué)加工過程的效率。例如，乙烯聚合反應(yīng)若以有機過氧化物為引發(fā)劑，要在200-300及100300MPa下進行，采用烷基鋁-四氧化鈦絡(luò)合物催化劑后，反應(yīng)只需在85-100及2MPa下進行，條件十分溫和。（3）催化劑有助于開發(fā)新的反應(yīng)過程，發(fā)展新的化工技術(shù)。工業(yè)上一個成功的例子是甲醇羰基化合成醋酸的過程。工業(yè)醋酸原先是由乙醛氧化法生產(chǎn)，原料價貴，生產(chǎn)成本高。在20世紀 60年代，德國 BASF公司借助鈷絡(luò)合物催化劑，開發(fā)出以甲醇和CO羰基化合成醋酸的新反應(yīng)過程和工藝；美國孟山都公司于70年代又開發(fā)出鐒絡(luò)合物催化劑，使該反應(yīng)的條件更溫和，醋酸收卒高達99，成為當(dāng)今生產(chǎn)醋

27、酸的先進工藝。（4）催化劑在能源開發(fā)和消除污染中可發(fā)揮重要作用。前已述及催化劑在石油、天然氣和煤的綜合利用中的重要作用，借助催化劑從這些自然資源出發(fā)生產(chǎn)出數(shù)量更多、質(zhì)量更好的二次能源；一些新能源的開發(fā)也需要催化劑，例如光分解水獲取氫能源，其關(guān)鍵是催化劑。在請除污染物的諸方法中，催化法是具有巨大潛力的一種。例如，汽車尾氣的催化凈化；有機廢氣的催化燃燒；廢水的生物催化凈化和光催化分解等等。一、催化劑的基本特征在一個反應(yīng)系統(tǒng)中因加入了某種物質(zhì)而使化學(xué)反應(yīng)速率明顯加快，但該物質(zhì)在反應(yīng)前后的數(shù)量和化學(xué)性質(zhì)不變，稱這種物質(zhì)為催化劑。催化劑的作用是它能與反應(yīng)物生成不穩(wěn)定中間化合物，改變了反應(yīng)途徑，活化能得以

28、降低。由阿累尼烏斯公式可知，活化能降低可使反應(yīng)速率常數(shù)增大，從而加速了反應(yīng)。有些反應(yīng)所產(chǎn)生的某種產(chǎn)物也會使反應(yīng)迅速加快，這種現(xiàn)象稱為自催化作用。能明顯降低反應(yīng)速率的物質(zhì)稱為負催化劑或阻化劑。工業(yè)上用得最多的是加快反應(yīng)速率的催化劑，以下閘述的內(nèi)容僅與此類催化劑有關(guān)。催化劑有以下三個基本特征。（1）催化劑是參與了反應(yīng)的，但反應(yīng)終了時，催化劑本身未發(fā)生化學(xué)性質(zhì)和數(shù)量的變化。因此催化劑在生產(chǎn)過程中可以在較長時間內(nèi)使用。（2）催化劑只能縮短達到化學(xué)平衡的時間（即加速作用），但不能改變平衡。即是悅，當(dāng)反應(yīng)體系的始末狀態(tài)相同時，無論有無催化劑存在，該反應(yīng)的自由能變化、熱效應(yīng)、平衡常數(shù)和平衡轉(zhuǎn)化率均相同。由此

29、特征可知：催化劑不能使熱力學(xué)上不可能進行的反應(yīng)發(fā)生；催化劑是以同樣的倍率提高正、逆反應(yīng)速率的，能加速正反應(yīng)速率的催化劑，也必然能加速逆反應(yīng)。（3）催化劑具有明顯的選擇性，特定的催化劑只能催化特定的反應(yīng)。催化劑的這一特性在有機化學(xué)反應(yīng)領(lǐng)域中起了非常重要的作用，國為有機反應(yīng)體系往往同時存在許多反應(yīng)，選用合適的催化劑，可使反應(yīng)向需要的方向進行。二、催化劑的分類按催化反應(yīng)體系的物相均一性分：有均相催化劑和非均相催化劑；按反應(yīng)類別分：有加氫、脫氫、氧化、裂化、水合、聚合、烷基化、異構(gòu)化、芳構(gòu)化、羰基化、鹵化等眾多催化劑；按反應(yīng)機理分：有氧化還原型催化劑、酸堿催化劑等；按使用條件下的物態(tài)分：有金屬催化劑。

30、氧化物催化劑、硫化物催化劑、酸催化劑、堿催化劑、絡(luò)合物催化劑和生物催化劑等。金屬催化劑、氧化物催化劑和硫化物催化劑等是固體催化劑，它們是當(dāng)前使用最多最廣泛的催化劑，在石油煉制、有機化工、精細化工、無機化工、環(huán)境保護等領(lǐng)域中廣泛采用。 三、工業(yè)催化劑使用中的有關(guān)問題在采用催化劑的化工生產(chǎn)中，正確地選擇并使用催化劑是個非常重要的問題，關(guān)系到生產(chǎn)效率和效益。通常對工業(yè)催化劑的以下幾種性能有一定的要求。1 工業(yè)催化劑的使用性能指標(biāo)（l）活性 系指在給定的溫度、壓力和反應(yīng)物流量（或空間速度）下，催化劑使原料轉(zhuǎn)化的能力。活性越高則原料的轉(zhuǎn)化率愈高。或者在轉(zhuǎn)化率及其他條件相同時，催化劑活性愈高則需要的反應(yīng)溫

31、度愈低。工業(yè)催化劑應(yīng)有足夠高的活性。一般用原料的轉(zhuǎn)化率來表示催化劑的活性。（2）選擇性 系指反應(yīng)所消耗的原料中有多少轉(zhuǎn)化為目的產(chǎn)物。選擇性愈高，生產(chǎn)單位量目的產(chǎn)物的原料消耗定額愈低，也愈有利于產(chǎn)物的后處理，故工業(yè)催化劑的選擇性應(yīng)較高。當(dāng)催化劑的活性與選擇性難以兩全其美時，著反應(yīng)原料昂貴或產(chǎn)物分離很困難，宜選用選擇性高的催化劑；若原料價廉易得或產(chǎn)物易分離，則可選用活性高的催化劑。一般用產(chǎn)物的選擇性來表示催化劑的選擇性。（3）壽命 系指其使用期限的長短，壽命的表征是生產(chǎn)單位量產(chǎn)品所消耗的催化劑量，或在滿足生產(chǎn)要求的技術(shù)水平上催化劑能使用的時間長短，有的催化劑使用壽命可達數(shù)年，有的則只能使用數(shù)月。雖

32、然理論上催化劑在反應(yīng)前后化學(xué)性質(zhì)和數(shù)量不變，可以反復(fù)使用，但實際上當(dāng)生產(chǎn)運行一定時間后，催化劑性能會衰退，導(dǎo)致產(chǎn)品產(chǎn)量和質(zhì)量均達不到要求的指標(biāo)，此時，俚化劑的使用壽俞結(jié)束，應(yīng)該更換催化劑。催化劑的壽命受以下幾方面性能影響?；瘜W(xué)穩(wěn)定性。系指催化劑的化學(xué)組成和化合狀態(tài)在使用條件下發(fā)生變化的難易。在一定的溫度、壓力和反應(yīng)組分長期作用下，有些催化劑的化學(xué)組成可能流失，有的化合狀態(tài)變化，都會使催化劑的活性和選擇性下降。熱穩(wěn)定性。系指催化劑在反應(yīng)條件下對熱砍壞的耐受力、在熱的作用下，催化劑中的一些物質(zhì)的晶型可能轉(zhuǎn)變；微晶逐漸燒結(jié)；絡(luò)合物分解；生物菌種和酶死亡等，這些變化導(dǎo)致催化劑性能衰退。機械穩(wěn)定性。系指

33、固體催化劑在反應(yīng)條件下的強度是否足夠。若反應(yīng)中固體催化劑易破裂或粉化，使反應(yīng)器內(nèi)流體流動狀況惡化，嚴重時發(fā)生堵塞，迫使生產(chǎn)非正常停工，經(jīng)濟損失重大。耐毒性。系指催化劑對有毒物質(zhì)的抵抗力或耐受力。多數(shù)催化劑容易受到一些物質(zhì)的毒害，中毒后的催化劑活性和選擇性顯著降低或完全失去，縮短了它的使用壽命。常見的毒物有砷、硫、氯的化合物及鉛等重金屬，不同催化劑的毒物是不同的。在有些反應(yīng)中，特意加人某種物質(zhì)去毒害催化劑中促進副反應(yīng)的活性中心，從而提高了選擇性。（4）其他 如廉價、易得、無毒、易分離等。2 催化劑的活化許多固體催化劑在出售時的狀態(tài)一般是較穩(wěn)定的，但這種穩(wěn)定狀態(tài)不具有催化性能，催化劑使用廠必須在反

34、應(yīng)前對其進行活化，使其轉(zhuǎn)化成具有活性的狀態(tài)。不同類型的催化劑要用不同的活化方法，有還原，氧化、硫化、酸化、熱處理等等，每種活化方法均有各自的活化條件和操作要求，應(yīng)該嚴格按照操作規(guī)程進行活化，才能保證催化劑發(fā)揮良好的作用。如果活化操作失誤，輕則使催化劑性能下降，重則使催化劑報廢，經(jīng)濟損失巨大。3催化劑的失活和再生引起催化劑失活的原因較多，對于絡(luò)合催化劑而言，主要是超溫，大多數(shù)配合物在250以上就分解而失括；對于生物催化劑而言，過熱、化學(xué)物質(zhì)和雜菌的污染、PH值失調(diào)等均是矢活的原因；對于固體催化劑而言，其失活原因主要有：超溫過熱，使催化劑表面發(fā)生燒結(jié)，晶型轉(zhuǎn)變或物相轉(zhuǎn)變；原料氣中混有毒物雜質(zhì)，使催

35、化劑中毒；有污垢覆蓋催化劑表面。催化劑中毒有暫時性和永久性兩種情況。暫時性中毒是可逆的，當(dāng)原料中除主毒物后，催化劑可逐漸恢復(fù)活性。永久性中毒則是不可逆的，不能再生。催化劑積碳可通過燒碳再生。但無論是暫時性中毒后的再生還是積碳后的再生，均會引起催化劑結(jié)構(gòu)的損傷，致使活性下降。因此，應(yīng)嚴格控制操作條件，采用結(jié)構(gòu)合理的反應(yīng)器，使反應(yīng)溫度在催化劑最佳使用溫度范圍內(nèi)合理地分布，防止超溫；反應(yīng)原料中的毒物雜質(zhì)應(yīng)該預(yù)充加以脫除，使毒物含量低于催化劑耐受值以下；在有析碳反應(yīng)的體系中，應(yīng)采用有利于防止析碳的反應(yīng)條件，并選用抗碳性能高的催化劑。4催化劑的運輸、貯存和裝卸催化劑一般價格較貴，要注意保護。在運輸和貯藏

36、中應(yīng)防上其受污染和破壞；固體催化劑在裝填于反應(yīng)器中時，要防止污染和破裂。裝填要均勻，避免出現(xiàn)“架橋”規(guī)象，以防止反應(yīng)工況惡化。許多催化劑使用后在停工卸出之前，需要進行鈍化處理，尤其是金屬催化劑一定要經(jīng)過低含氧量的氣體鈍化后，才能暴露于空氣，否剛遇空氣劇烈氧化自燃，燒壞催化劑和設(shè)備。 第五節(jié) 反應(yīng)過程的物料衡算和熱量衡算（在化工設(shè)計中講）物料衡算和熱量衡算是化學(xué)工藝的基礎(chǔ)之一，通過物料、熱量衡算，計算生產(chǎn)過程的原料消耗指標(biāo)、熱負荷和產(chǎn)品產(chǎn)率等，為設(shè)計和選擇反應(yīng)器和其他設(shè)備的尺寸、類型及臺數(shù)提供定量依據(jù)；可以核查生產(chǎn)過程中各物料量及有關(guān)數(shù)據(jù)是否正常，有否泄漏，熱量回收、利用水平和熱損失的大小，從而

37、查出生產(chǎn)上的薄弱環(huán)節(jié)和限制部位，為改善操作和進行系統(tǒng)的最優(yōu)化提供依據(jù)。在化工原理課程中已學(xué)過除反應(yīng)過程以外的化工單元操作過程的物料、熱量衡算，所以本節(jié)只涉及反應(yīng)過程的物料、熱量衡算。一、反應(yīng)過程的物料衡算1 物料衡算基本方程式物料衡算總是圍繞一個特定范圍來進行的，可稱此范圍為衡算系統(tǒng)。衡算系統(tǒng)可以是一個總廠，一個分廠或車間，一套袋置，一個設(shè)備，甚至一個節(jié)點等等。物料衡算的理論依據(jù)是質(zhì)量守恒定律，按此定律寫出衡算系統(tǒng)的物料衡算通式為2 間歇操作過程的物料衡算間歇操作屬批量生產(chǎn)，即一次投料到反應(yīng)器內(nèi)進行反應(yīng)，反應(yīng)完成后一次出料，然后再進行第二批生產(chǎn)。其特點是在反應(yīng)過程中濃度等參數(shù)隨咐間而變化。分批

38、投料和分批出料也屬于間歇操作。間歇操作過程的物料衡算是以每批生產(chǎn)時間為基準，輸人物料量為每批投入的所有物料質(zhì)量的總和（包括反應(yīng)物、溶劑、充人的氣體、催化劑等），輸出物料量為該批卸出的所有物料質(zhì)量的總和（包括目的產(chǎn)物、副產(chǎn)物，剩余反應(yīng)物、抽出的氣體、溶劑、催化劑等），投入料總量與卸出料總量之差為殘存在反應(yīng)器內(nèi)的物料量及其他機械損失。3 穩(wěn)定流動過程的物抖衡算生產(chǎn)中絕大多數(shù)化工過程力連續(xù)式操作，設(shè)備或裝置可連續(xù)運行很長時間，除了開工和停工階段外，在絕大多數(shù)時間內(nèi)是處于穩(wěn)定狀態(tài)的流動過程。物料不斷地流進和流出系統(tǒng)。其特點是系統(tǒng)中各點的參數(shù)例如溫度、壓力、濃度和流量等不隨時間而變化，系統(tǒng)中沒有積累。當(dāng)

39、然，設(shè)備內(nèi)不同點或截面的參數(shù)可相同，也可不同。穩(wěn)定流動過程的物料衡算式為對于無化學(xué)反應(yīng)過程，諸如混合、蒸餾、干燥等也可用物質(zhì)的量來進行衡算。對于化學(xué)反應(yīng)過程，輸入物料的總的物質(zhì)的量則不一定等于輸出物料的總的物質(zhì)的量。對其中某個組分i的衡算式可寫為 因為上式中均為組分i的量，分子量相同，故也可以用物質(zhì)的量來進行組分變i的衡算；惰性物質(zhì)不參加反應(yīng)，若在進，出物料中數(shù)量不變，常用來作聯(lián)系物料進行衡算，使汁算簡化。另外，在一般化學(xué)反應(yīng)中，原子本身不發(fā)生變化，故可用元素的原子的物質(zhì)的量來做衡算?？梢圆簧婕盎瘜W(xué)反應(yīng)式中的化學(xué)計量關(guān)系，故對于復(fù)雜反應(yīng)體系的計算是很方便的。對于穩(wěn)定流動過程，有4物料衡算步驟化

40、工生產(chǎn)的許多過程是比較復(fù)雜的，在對其做物料衡算時應(yīng)該按一定步驟來進行，才能給出清晰的計算過程和正確的結(jié)果、通常遵循以下步驟。第一步，繪出流程的方框圖，以便選定衡算系統(tǒng)。圖形表達方式宜簡單，但代表的內(nèi)容要準確，進、出物料不能有任何遺漏，否則衡算會造咸錯誤。第二步寫出化學(xué)反應(yīng)方程式并配平之。如果反應(yīng)過于復(fù)雜，或反應(yīng)不太明確寫不出反應(yīng)式，此時應(yīng)用上述的原子衡算法來迸行計算，不必寫反應(yīng)式。第三步，選定衡算基準。衡算基準是為進行物料衡算所選擇的起始物理量，包括物料名稱、數(shù)量和單位，衡算結(jié)果得到的其他物料量均是相對于該基準面言的。衡算基準的選擇以計算方便為原則，可以選取與衡算系統(tǒng)相關(guān)的任何一股物料或其中某

41、個組分的一定量作為基準。例如，可以選取一定量的原料或產(chǎn)品（1kg ，100kg ，1mol，1m3等）為基難，也可選取卑位時間（1h 、1min、1s等）為基準。用單位量原料為基準，便于計算產(chǎn)率；用單位時間為基準，便于計算消耗指標(biāo)和設(shè)備生產(chǎn)能力。選擇衡算基準是個技巧問題，在計算中要重視訓(xùn)練，基準選擇恰當(dāng)，可以使計算大為簡化。第四步，收集或計算必要的各種數(shù)據(jù)，要注意數(shù)據(jù)的適用范圍和條件。第五步，設(shè)未知數(shù)，列方程式組，聯(lián)立求解。有幾個未知數(shù)則應(yīng)列出幾個獨立的方程式，這些方程式除物料衡算式外，有時尚需其他關(guān)系式，諸如組成關(guān)系約束式、化學(xué)平衡約束式、相平衡約束式、物料量比例等等。第六步，計算和核對。第

42、七步，報告計算結(jié)果。通常將己知及計算結(jié)果列成物料收支平衡表，表格可以有不同形式，但要全面反映輸入及輸出的各種物料和包含的組分的絕對量和相對含量。5 反應(yīng)過程物斜衡算舉例 進反應(yīng)器的氣體MF由新鮮原料FF和循環(huán)氣RC組成，混合過程無化學(xué)反應(yīng)，該三股物流中各組分的物質(zhì)的量和摩爾分數(shù)列于下表最后，圍繞總系統(tǒng)做物料衡算，輸入物料是新鮮原料氣（FF），輸出物料是產(chǎn)物（P）和排放氣（W），吸收劑（水）的輸入量與輸出量不變，可不考慮，所以衡算圖可表示為因為系統(tǒng)中有兩個反應(yīng)，組分也較多，為簡便起見，擬用元素的原子平衡法來進行物料衡算。即二、反應(yīng)過程的熱量衡算1封閉系統(tǒng)反應(yīng)過程的熱量衡算對于化學(xué)反應(yīng)體系，其宏觀

43、動能和位能的變化相對于反應(yīng)熱效應(yīng)和傳熱量而言是極小的，可以忽略不計。通常涉及到的能量形式是內(nèi)能、功和熱，它們的關(guān)系遵從下式式中U為內(nèi)能變化；Q為系統(tǒng)與環(huán)境交換的熱量（規(guī)定由環(huán)境向系統(tǒng)傳熱時，Q取正號；而由系統(tǒng)向環(huán)境傳熱時，Q取負號）；W為系統(tǒng)與環(huán)境交換的功（規(guī)定由環(huán)境向系統(tǒng)作功時，W取負號；而由系統(tǒng)向環(huán)境作功時，w取正號）。2穩(wěn)態(tài)流動反應(yīng)過程的熱量衡算絕大多數(shù)化工生產(chǎn)過程都是連續(xù)操作的，有物料的輸入和輸出，屬于開口系統(tǒng)。對于一個設(shè)備或一套裝置來說，進、出系統(tǒng)的壓力變化不大（即相對總壓而言，壓降可忽略不什），可認為是恒壓過程。穩(wěn)態(tài)流動反應(yīng)過程就是一類最常見的恒壓過程，在該系統(tǒng)內(nèi)無能量積累，輸入該

44、系統(tǒng)的能量為輸入物料的內(nèi)能Uin和環(huán)境傳人的熱量Qp之和（ 如果熱量由系統(tǒng)傳給環(huán)境，Qp應(yīng)取負號，故也可放在輸入端）；輸出該系統(tǒng)的能量為輸出物料的內(nèi)能Uout 和系統(tǒng)對外作的功之和（如果是環(huán)境對系統(tǒng)作功， W符號應(yīng)取負號，故仍可放在輸出端）。其能量衡算式為大多數(shù)反應(yīng)過程不作非體積功，所以上式可寫成此式也適用于宏觀動能變化和位能變化可忽略不計的傳熱、傳質(zhì)過程，如熱交換器，蒸餾塔等。對于穩(wěn)態(tài)流動系統(tǒng)，始態(tài)的焓Hin為輸入的所有物料的焓之和，終態(tài)的焓Hout為輸出物料的焓之和。圖2-11表示了一個穩(wěn)態(tài)流動反應(yīng)過程的熱量衡算方框圖。如果反應(yīng)器與環(huán)境無熱交換，Qp等于零，稱之為絕熱反應(yīng)器，輸入物料的總焓

45、等子輸出物料的總焓；Qp不等于零的反應(yīng)器有等溫反應(yīng)器和變溫反應(yīng)器。等溫反應(yīng)器內(nèi)各點及出口溫度相同，人口溫度嚴格地說也應(yīng)相同，在生產(chǎn)中可以有一些差別。而變溫反應(yīng)器的人口、出口及器內(nèi)各截面的溫度均不相同。由于內(nèi)能絕對值難以測定，因此焓的絕對值也難測定。但是，由一種狀態(tài)變化到另一種狀態(tài)的焓變是可測定的。因為焓與狀態(tài)有關(guān)，現(xiàn)在科學(xué)界統(tǒng)一規(guī)定物質(zhì)的基態(tài)為：溫度是298.15 K、壓力是 101.325 kPa（現(xiàn)為100 kPa）以及物質(zhì)處于最穩(wěn)定物相的狀態(tài)。并規(guī)定處于基態(tài)的元素或純單質(zhì)的焓為“零。根據(jù)以上規(guī)定，可知每種物質(zhì)在任意狀態(tài)的焓為上式的等號右邊第一項是在基態(tài)由元索轉(zhuǎn)變成該物質(zhì)的生成焓變（或標(biāo)準

46、生成熱），第二項是該物質(zhì)由298K恒壓變溫到溫度T的顯焓變，n為物質(zhì)的量。由此，式（2-50）可寫為在許多物理化學(xué)手冊、化工工藝手冊和化工設(shè)計有關(guān)文獻收集有許多生成熱、熔融熱、蒸發(fā)熱和熱容等數(shù)據(jù)，供查閱和利用。在做熱量衡算時應(yīng)注意以下幾點：首先要確定衡算對象。即明確系統(tǒng)及其周圍環(huán)境的范圍，從而明確物料和熱量的輸入項和輸出項。選定物料衡算基準。進行熱量衡算之前，一般要進行物料衡算求出各物料的量，有時物、熱衡算方程式要聯(lián)立求解，均應(yīng)有同一物料衡算基準。確定溫度基準。各種焓值均與狀態(tài)有關(guān)，多數(shù)反應(yīng)過程在恒壓下進行，溫度對焓值影響很大，許多文獻資料、手冊的圖表、公式中給出的各種焓值和其他熱力學(xué)數(shù)據(jù)均有其溫度基準，一般多以 298 K（或273 K）為基準溫度。注意物質(zhì)的相態(tài)。同一物質(zhì)在相變前后是有焓變的，計算時一定要清楚物質(zhì)所處的相態(tài)。3化學(xué)反應(yīng)過程中涉及的焓變化學(xué)反應(yīng)過程一般在非標(biāo)準狀態(tài)下進行，涉及的焓變