第三章 化工基本生產(chǎn)技術(shù)

1、第三章第三章 化工生產(chǎn)基礎(chǔ)理論化工生產(chǎn)基礎(chǔ)理論 Basic Theory of Chemical Production化學工業(yè)出版社總教學目標總教學目標知識目標知識目標能力目標能力目標素質(zhì)目標素質(zhì)目標 化學工業(yè)出版社知識目標1.了解催化劑在工業(yè)生產(chǎn)中的應(yīng)用、組成了解催化劑在工業(yè)生產(chǎn)中的應(yīng)用、組成與性能。與性能。2.了解化工生產(chǎn)過程中常用的經(jīng)濟評價指了解化工生產(chǎn)過程中常用的經(jīng)濟評價指標。標。3.理解催化劑的基本特征。理解催化劑的基本特征?；瘜W工業(yè)出版社1231.能進行物能進行物料衡算和能料衡算和能量衡算。量衡算。2.能進行經(jīng)能進行經(jīng)濟評價指標濟評價指標的計算。的計算。3.能對化工能對化工產(chǎn)品生產(chǎn)

2、過產(chǎn)品生產(chǎn)過程的工藝因程的工藝因素等進行分素等進行分析。析。能力目標能力目標化學工業(yè)出版社素質(zhì)目標素質(zhì)目標2.掌握正確的學習方法，熟悉化工掌握正確的學習方法，熟悉化工生產(chǎn)技術(shù)發(fā)展的特點，做一名適生產(chǎn)技術(shù)發(fā)展的特點，做一名適應(yīng)現(xiàn)代化工發(fā)展的人才。應(yīng)現(xiàn)代化工發(fā)展的人才。1.能分析解釋社會生活中與化能分析解釋社會生活中與化工生產(chǎn)相關(guān)的有關(guān)事件、現(xiàn)象，工生產(chǎn)相關(guān)的有關(guān)事件、現(xiàn)象，具備辯證唯物的思考能力。具備辯證唯物的思考能力。 化學工業(yè)出版社第二節(jié)化工生產(chǎn)過程常用經(jīng)濟評價指標第二節(jié)化工生產(chǎn)過程常用經(jīng)濟評價指標General Economic Evaluating Indicators in the C

3、hemical Production Process第一節(jié)工業(yè)催化劑及使用第一節(jié)工業(yè)催化劑及使用The Industrial Catalysts and Application第四節(jié)第四節(jié) 影響化學反應(yīng)過程的因素影響化學反應(yīng)過程的因素Influencing Factors in the Chemical Reaction Process 第三節(jié)第三節(jié) 化工生產(chǎn)過程物料衡算和能量衡算化工生產(chǎn)過程物料衡算和能量衡算Mass Balance and Heat Balance of Chemical Process主要內(nèi)容主要內(nèi)容化學工業(yè)出版社第一節(jié)工業(yè)催化劑及使用第一節(jié)工業(yè)催化劑及使用The Ind

4、ustrial Catalysts and Application化學工業(yè)出版社 技能目標：技能目標： 1.1.能對催化劑進行裝填、更換、活化等操作。能對催化劑進行裝填、更換、活化等操作。 2.2.能根據(jù)反應(yīng)特點進行催化劑的選擇。能根據(jù)反應(yīng)特點進行催化劑的選擇。應(yīng)用知識應(yīng)用知識 1.催化催化劑的基劑的基本特征。本特征。2.催化劑的催化劑的種類、組成、種類、組成、使用及發(fā)展。使用及發(fā)展。3.催化劑催化劑的制備方的制備方法。法。應(yīng)用知識應(yīng)用知識化學工業(yè)出版社定義定義 催化劑催化劑（catalystcatalyst） 在化學反應(yīng)體系中，因加入了某種物質(zhì)而使在化學反應(yīng)體系中，因加入了某種物質(zhì)而使化學反

5、應(yīng)速率發(fā)生改變，但該物質(zhì)的數(shù)量化學反應(yīng)速率發(fā)生改變，但該物質(zhì)的數(shù)量和化學性質(zhì)在反應(yīng)前后不發(fā)生變化和化學性質(zhì)在反應(yīng)前后不發(fā)生變化 。 負催化劑或抑制劑負催化劑或抑制劑（negative catalyst &inhibitor negative catalyst &inhibitor ） 能明顯降低反應(yīng)速率的物質(zhì)。能明顯降低反應(yīng)速率的物質(zhì)。 化學工業(yè)出版社內(nèi)內(nèi) 涵涵v催化劑的組成、特征與制備催化劑的組成、特征與制備(formulation(formulation、features and preparation methods of catalyst )features and p

6、reparation methods of catalyst ) 催化劑催化劑基本特征基本特征、催化劑、催化劑組成組成與與性能性能、催化劑、催化劑的的制備方法制備方法等。等。v催化劑的使用技術(shù)催化劑的使用技術(shù)（the usage of industrial the usage of industrial catalyst catalyst ） 催化劑的催化劑的失活失活和和再生再生、催化劑的、催化劑的裝填裝填和和卸出卸出 。 化學工業(yè)出版社內(nèi)內(nèi) 涵涵v許多類型的材料，包括金屬、化合物許多類型的材料，包括金屬、化合物( (如金屬氧如金屬氧化物、硫化物、氮化物、沸石分子篩等化物、硫化物、氮化物、沸石

7、分子篩等) )、有機、有機金屬配合物和酶等，都可以作為催化劑。金屬配合物和酶等，都可以作為催化劑。 v催化劑并非所有部分都參與反應(yīng)物到產(chǎn)物間的催化劑并非所有部分都參與反應(yīng)物到產(chǎn)物間的轉(zhuǎn)化，催化作用是催化劑活性中心對反應(yīng)物分轉(zhuǎn)化，催化作用是催化劑活性中心對反應(yīng)物分子的激發(fā)與活化子的激發(fā)與活化 。 化學工業(yè)出版社一、催化劑的基本特征一、催化劑的基本特征Basic Features of CatalystBasic Features of Catalyst化學工業(yè)出版社2022年2月16日星期三13基本特征基本特征1.催化劑只能催化劑只能改變化學反應(yīng)改變化學反應(yīng)的速率，縮短的速率，縮短到達平衡的時到

8、達平衡的時間，卻不能改間，卻不能改變化學平衡的變化學平衡的狀態(tài)，即不能狀態(tài)，即不能改變平衡常數(shù)。改變平衡常數(shù)。2.催化劑只催化劑只能加速熱力能加速熱力學上可能進學上可能進行的化學反行的化學反應(yīng)，而不能應(yīng)，而不能加速熱力學加速熱力學上不能進行上不能進行的反應(yīng)。的反應(yīng)。3.催催化劑化劑具有具有較強較強的選的選擇性。擇性。4.催催化劑化劑具有具有一定一定的使的使用壽用壽命。命。化學工業(yè)出版社二、催化劑的組成與性能二、催化劑的組成與性能 Formulation & Performance of CatalystFormulation & Performance of Catalyst化

9、學工業(yè)出版社二、催化劑的組成與性能二、催化劑的組成與性能生物催化劑生物催化劑生物催化劑生物催化劑: :即酶催化劑，是活性細胞和游離酶或固定即酶催化劑，是活性細胞和游離酶或固定化酶的總稱。具有能在常溫常壓下反應(yīng)、反應(yīng)速度快、化酶的總稱。具有能在常溫常壓下反應(yīng)、反應(yīng)速度快、催化作用專一、選擇性高等優(yōu)點，但是不耐熱，易受某催化作用專一、選擇性高等優(yōu)點，但是不耐熱，易受某些化學物質(zhì)及雜菌的破壞而失活，穩(wěn)定性差，壽命短，些化學物質(zhì)及雜菌的破壞而失活，穩(wěn)定性差，壽命短，對溫度及對溫度及PHPH值范圍要求較高。值范圍要求較高。 化學工業(yè)出版社鈀催化劑鈀催化劑雷尼鎳催化劑雷尼鎳催化劑煤制天然氣甲烷化催化劑煤制

10、天然氣甲烷化催化劑高濃度高濃度CO氣體抗毒脫氧劑氣體抗毒脫氧劑 非生物催化劑非生物催化劑化學工業(yè)出版社二、催化劑的組成與性能二、催化劑的組成與性能（1 1）液體催化劑的組成）液體催化劑的組成 液體催化劑分為酸堿型催化劑和金屬配液體催化劑分為酸堿型催化劑和金屬配合物催化劑。酸催化劑包括合物催化劑。酸催化劑包括HClHCl、H H2 2SOSO4.4.有機酸等；有機酸等；堿催化劑主要包括有機胺等。金屬配合物催化劑堿催化劑主要包括有機胺等。金屬配合物催化劑包括過渡金屬配合物、電子受體配合物、過渡金包括過渡金屬配合物、電子受體配合物、過渡金屬及典型金屬的配合物等。屬及典型金屬的配合物等。化學工業(yè)出版社

11、催化劑的主要成分，起催化作催化劑的主要成分，起催化作用的根本性物質(zhì)。用的根本性物質(zhì)。能夠提高活性組分的活性和選擇能夠提高活性組分的活性和選擇性，改善催化劑的耐熱、抗毒、性，改善催化劑的耐熱、抗毒、機械強度和壽命等性能機械強度和壽命等性能 。催化劑的骨架催化劑的骨架 。 活性組分活性組分 助催化劑助催化劑 載體載體固體固體催化催化劑劑（2）固體催化劑）固體催化劑化學工業(yè)出版社（1 1）催化劑的活性）催化劑的活性 指催化劑改變化學反應(yīng)速率的能力。是開發(fā)新型催指催化劑改變化學反應(yīng)速率的能力。是開發(fā)新型催化劑和改進催化劑性能的主要目標之一?；瘎┖透倪M催化劑性能的主要目標之一。（2 2）催化劑的選擇性）

12、催化劑的選擇性 指在催化反應(yīng)過程中反應(yīng)所消耗的原料轉(zhuǎn)化為目的指在催化反應(yīng)過程中反應(yīng)所消耗的原料轉(zhuǎn)化為目的產(chǎn)物的能力。選擇性是催化劑的重要特性之一產(chǎn)物的能力。選擇性是催化劑的重要特性之一, ,催化劑催化劑選擇性越高說明得到目的產(chǎn)物的比率就越高。選擇性越高說明得到目的產(chǎn)物的比率就越高。2.工業(yè)催化劑的性能指標工業(yè)催化劑的性能指標化學工業(yè)出版社（3 3）比表面）比表面通常把通常把1g1g催化劑所具有的表面積稱為該催化劑的比表面積，單位催化劑所具有的表面積稱為該催化劑的比表面積，單位m m2 2/g/g。 （4 4）催化劑的穩(wěn)定性）催化劑的穩(wěn)定性( (壽命壽命) )指催化劑在反應(yīng)條件下維持一定活性和選

13、擇件水平的時間指催化劑在反應(yīng)條件下維持一定活性和選擇件水平的時間( (單程壽單程壽命命) )，或者加上每次下降后經(jīng)再生而又恢復(fù)到許可水平的累計時間，或者加上每次下降后經(jīng)再生而又恢復(fù)到許可水平的累計時間( (總壽命總壽命) )，是衡量催化劑的活性和選擇性隨時間變化情況的指標。，是衡量催化劑的活性和選擇性隨時間變化情況的指標。 a a熱穩(wěn)定性熱穩(wěn)定性 催化劑在反應(yīng)條件下對熱破壞的耐受力。催化劑在反應(yīng)條件下對熱破壞的耐受力。 b b化學穩(wěn)定性化學穩(wěn)定性 催化劑的化學組成和化合狀態(tài)在使用條件下催化劑的化學組成和化合狀態(tài)在使用條件下發(fā)生變化的難易程度發(fā)生變化的難易程度 c c機械穩(wěn)定性機械穩(wěn)定性 固體催

14、化劑顆粒有抵抗摩擦、沖擊、重力的固體催化劑顆粒有抵抗摩擦、沖擊、重力的作用以及耐受溫度、相變應(yīng)力的能力。作用以及耐受溫度、相變應(yīng)力的能力。 d d耐毒性耐毒性 即催化劑對有毒物質(zhì)的抵抗力。即催化劑對有毒物質(zhì)的抵抗力。 2.工業(yè)催化劑的性能指標工業(yè)催化劑的性能指標化學工業(yè)出版社三、催化劑制備方法簡介三、催化劑制備方法簡介 Preparation Methods of CatalystPreparation Methods of Catalyst化學工業(yè)出版社1.沉淀法沉淀法是最常用的催化劑制備方法。是最常用的催化劑制備方法。 金屬金屬鹽水鹽水溶液溶液固固體體沉沉淀淀過過濾濾沉淀劑沉淀劑洗洗滌滌干

15、干燥燥培培燒燒粉粉碎碎催催化化劑劑化學工業(yè)出版社 是將一種或幾種活性組分載于載體上的技術(shù)。是將一種或幾種活性組分載于載體上的技術(shù)。 將載體浸泡于含有活性組分的溶液中，金屬鹽類溶液吸將載體浸泡于含有活性組分的溶液中，金屬鹽類溶液吸附或貯存在載體毛細管中，除去過剩的溶液，經(jīng)干燥、燃附或貯存在載體毛細管中，除去過剩的溶液，經(jīng)干燥、燃燒和活化，可制得催化劑產(chǎn)品。燒和活化，可制得催化劑產(chǎn)品。 是制造多組分工業(yè)催化劑最簡便的方法。是制造多組分工業(yè)催化劑最簡便的方法。將粉末細粒狀的兩種或兩種以上催化劑在球磨機或碾子上將粉末細粒狀的兩種或兩種以上催化劑在球磨機或碾子上經(jīng)機械混合后，再經(jīng)干燥、焙燒和還原等操作制

16、得的產(chǎn)品。經(jīng)機械混合后，再經(jīng)干燥、焙燒和還原等操作制得的產(chǎn)品。 2.浸漬法浸漬法3.混合法混合法三、催化劑制備方法簡介三、催化劑制備方法簡介化學工業(yè)出版社四、工業(yè)生產(chǎn)對催化劑的一般要求四、工業(yè)生產(chǎn)對催化劑的一般要求 General Requirements of Catalyst in the General Requirements of Catalyst in the Industrial ProductionIndustrial Production化學工業(yè)出版社一般要求一般要求1.具具有有較較高高活活性性 2.較較好的好的選擇選擇性和性和穩(wěn)定穩(wěn)定性性3.催化催化劑的形劑的形貌與大貌與大

17、小，必小，必須與相須與相應(yīng)的反應(yīng)的反應(yīng)過程應(yīng)過程相適應(yīng)相適應(yīng) 4.機機械強械強度要度要高高5.抗抗毒毒性性能能好好6.耐耐熱熱性性好好7.使使用用壽壽命命長長 化學工業(yè)出版社五、工業(yè)催化劑的使用五、工業(yè)催化劑的使用The Usage of Industrial CatalystThe Usage of Industrial Catalyst化學工業(yè)出版社1.1.活化活化（1 1）活化方法各異）活化方法各異（2 2）溫度控制非常重要）溫度控制非常重要2.2.催化劑的失活催化劑的失活（1 1）物理因素）物理因素（2 2）化學因素）化學因素3.3.催化劑的再生催化劑的再生4.4.工業(yè)固體催化劑的使用

18、工業(yè)固體催化劑的使用（1 1）固體催化劑的裝填）固體催化劑的裝填（2 2）固體催化劑的卸出）固體催化劑的卸出 化學工業(yè)出版社第二節(jié)化工生產(chǎn)過程常用經(jīng)濟評價指標General Economic Evaluating Indicators in the Chemical Production Process化學工業(yè)出版社 技能目標：技能目標：v 1.1.能進行轉(zhuǎn)化率、選擇性和收率等的計算；能進行轉(zhuǎn)化率、選擇性和收率等的計算；v 2.2.能進行生產(chǎn)強度、生產(chǎn)能力等計算；能進行生產(chǎn)強度、生產(chǎn)能力等計算；應(yīng)用知識應(yīng)用知識 1.轉(zhuǎn)化轉(zhuǎn)化率、選擇率、選擇性和收率；性和收率；2.生產(chǎn)強度、生產(chǎn)強度、生產(chǎn)能力等

19、；生產(chǎn)能力等；3.消耗定消耗定額等。額等。應(yīng)用知識應(yīng)用知識化學工業(yè)出版社主要內(nèi)容主要內(nèi)容一、轉(zhuǎn)化率、選擇性和收率一、轉(zhuǎn)化率、選擇性和收率Conversion rate, Selectivity and Yield三、工藝技術(shù)經(jīng)濟評價指標三、工藝技術(shù)經(jīng)濟評價指標Technical and Economic Evaluating Indicators二、生產(chǎn)能力與生產(chǎn)強度二、生產(chǎn)能力與生產(chǎn)強度 Production Capacity & Production Intensity化學工業(yè)出版社一、轉(zhuǎn)化率、選擇性和收率一、轉(zhuǎn)化率、選擇性和收率 1.1.轉(zhuǎn)化率轉(zhuǎn)化率 參加化學反應(yīng)的某種原料量占通

20、入反應(yīng)體系的該種參加化學反應(yīng)的某種原料量占通入反應(yīng)體系的該種 原原料總量的百分率。料總量的百分率。 （1 1）單程轉(zhuǎn)化率）單程轉(zhuǎn)化率 參加反應(yīng)的原料量占通入反應(yīng)器原料總量的百分率。參加反應(yīng)的原料量占通入反應(yīng)器原料總量的百分率。 （2 2）總轉(zhuǎn)化率）總轉(zhuǎn)化率 參加反應(yīng)的原料量占通入反應(yīng)體系原料總量的百分數(shù)。參加反應(yīng)的原料量占通入反應(yīng)體系原料總量的百分數(shù)。 （3 3）平衡轉(zhuǎn)化率）平衡轉(zhuǎn)化率 指某一化學反應(yīng)達到平衡狀態(tài)時，轉(zhuǎn)化為目的產(chǎn)物的指某一化學反應(yīng)達到平衡狀態(tài)時，轉(zhuǎn)化為目的產(chǎn)物的 原原料占該種原料量的百分比。料占該種原料量的百分比?；瘜W工業(yè)出版社 2. 2.選擇性選擇性100%選擇性選擇性 =實

21、際所得的目的產(chǎn)物量以某種反應(yīng)原料的轉(zhuǎn)化總量計算得到的目的產(chǎn)物理論量生成目的產(chǎn)物的某反應(yīng)物的量該反應(yīng)物的總轉(zhuǎn)化量100%=一、轉(zhuǎn)化率、選擇性和收率一、轉(zhuǎn)化率、選擇性和收率化學工業(yè)出版社3.3.收率收率（1 1）單程收率）單程收率 單程收率單程收率=生成目的產(chǎn)物所耗的某種反應(yīng)物量生成目的產(chǎn)物所耗的某種反應(yīng)物量輸入到反應(yīng)器的某反應(yīng)物的量輸入到反應(yīng)器的某反應(yīng)物的量100%（2 2）單程質(zhì)量收率）單程質(zhì)量收率 單程質(zhì)量收率單程質(zhì)量收率=生成目的產(chǎn)物的質(zhì)量生成目的產(chǎn)物的質(zhì)量投入反應(yīng)器的某種原料的質(zhì)量投入反應(yīng)器的某種原料的質(zhì)量100%一、轉(zhuǎn)化率、選擇性和收率一、轉(zhuǎn)化率、選擇性和收率化學工業(yè)出版社v一、轉(zhuǎn)化率

22、、選擇性和收率一、轉(zhuǎn)化率、選擇性和收率v v 4.4.轉(zhuǎn)化率、選擇性和單程收率間的關(guān)系轉(zhuǎn)化率、選擇性和單程收率間的關(guān)系單程轉(zhuǎn)化率單程轉(zhuǎn)化率選擇性選擇性=單程收率單程收率化學工業(yè)出版社二、生產(chǎn)能力與生產(chǎn)強度二、生產(chǎn)能力與生產(chǎn)強度 1.生產(chǎn)能力生產(chǎn)能力 指一定時間內(nèi)直接參與企業(yè)生產(chǎn)過程的固定資產(chǎn)，指一定時間內(nèi)直接參與企業(yè)生產(chǎn)過程的固定資產(chǎn)，在一定的工藝組織管理及技術(shù)條件下，所能生產(chǎn)在一定的工藝組織管理及技術(shù)條件下，所能生產(chǎn)規(guī)定等級的產(chǎn)品或加工處理一定數(shù)量原材料的能規(guī)定等級的產(chǎn)品或加工處理一定數(shù)量原材料的能力。力。 兩種表示方法兩種表示方法：(1) (1) 在單位時間在單位時間( (年、日、小時、分

23、等年、日、小時、分等) )內(nèi)生產(chǎn)的內(nèi)生產(chǎn)的產(chǎn)品數(shù)量，用單位產(chǎn)品數(shù)量，用單位kg/hkg/h、t/dt/d或或ktkt/a/a來表示來表示(2) (2) 以加工原料的處理量來表示以加工原料的處理量來表示化學工業(yè)出版社二、生產(chǎn)能力與生產(chǎn)強度二、生產(chǎn)能力與生產(chǎn)強度 2.生產(chǎn)強度生產(chǎn)強度 指設(shè)備的單位容積或單位面積指設(shè)備的單位容積或單位面積(或底面積或底面積)在單位時間內(nèi)得到產(chǎn)物的數(shù)量，單位為在單位時間內(nèi)得到產(chǎn)物的數(shù)量，單位為kg/(hm3), t/(dm3)或或kg/(hm2), t/(dm2)?；瘜W工業(yè)出版社三、工藝技術(shù)經(jīng)濟評價指標三、工藝技術(shù)經(jīng)濟評價指標Technical and Economi

24、c Evaluating IndicatorsTechnical and Economic Evaluating Indicators化學工業(yè)出版社三、工藝技術(shù)經(jīng)濟評價指標三、工藝技術(shù)經(jīng)濟評價指標 1.原料消耗定額原料消耗定額(1)(1)理論消耗定額理論消耗定額 將初始物料轉(zhuǎn)化為具有一定純度要求的將初始物料轉(zhuǎn)化為具有一定純度要求的最終產(chǎn)品，按化學反應(yīng)方程式的化學計量為基礎(chǔ)計算的消耗最終產(chǎn)品，按化學反應(yīng)方程式的化學計量為基礎(chǔ)計算的消耗定額，用定額，用“A A理理”表示表示 。(2)(2)實際消耗定額實際消耗定額 按實際生產(chǎn)中所消耗的原料量為基礎(chǔ)計按實際生產(chǎn)中所消耗的原料量為基礎(chǔ)計算的消耗定額，用

25、算的消耗定額，用“A A實實”表示。表示。 （A理理/ A實）實）100%=原料利用率原料利用率=1-原料損失率原料損失率2.公用工程的消耗定額公用工程的消耗定額公用工程是指化工生產(chǎn)必不可少的供水、供熱、冷凍、供電公用工程是指化工生產(chǎn)必不可少的供水、供熱、冷凍、供電和供氣等。和供氣等。 化學工業(yè)出版社第三節(jié)第三節(jié) 化工生產(chǎn)過程化工生產(chǎn)過程物料衡算和能量衡算物料衡算和能量衡算Mass Balance and Heat Balance of Chemical ProcessMass Balance and Heat Balance of Chemical Process化學工業(yè)出版社應(yīng)用知識：應(yīng)用

26、知識： 1.1.物料衡算、能量衡算的概念及作用；物料衡算、能量衡算的概念及作用； 2.2.能量衡算、物料衡算的分類方法；能量衡算、物料衡算的分類方法； 3.3.質(zhì)量守恒定律原理；質(zhì)量守恒定律原理； 4.4.能量守恒定律原理。能量守恒定律原理。技能目標：技能目標： 1.1.能夠熟練進行化工生產(chǎn)過程的物料衡算；能夠熟練進行化工生產(chǎn)過程的物料衡算； 2.2.能夠熟練進行化工生產(chǎn)過程的能量衡算。能夠熟練進行化工生產(chǎn)過程的能量衡算?；瘜W工業(yè)出版社主要內(nèi)容主要內(nèi)容二、能量衡算二、能量衡算 Energy Accounting or Energy Balance一、物料衡算一、物料衡算Mass Balance

27、化學工業(yè)出版社 1.1.物料衡算的理論基礎(chǔ)物料衡算的理論基礎(chǔ) 質(zhì)量守恒定律質(zhì)量守恒定律 2.2.物料衡算的范圍物料衡算的范圍 物料衡算針對的體系可以人為選定物料衡算針對的體系可以人為選定 3.3.物料衡算基本方程式物料衡算基本方程式 輸入物料的總質(zhì)量輸入物料的總質(zhì)量= =輸出物料的質(zhì)量輸出物料的質(zhì)量+ +系統(tǒng)內(nèi)積累系統(tǒng)內(nèi)積累 的物料質(zhì)量的物料質(zhì)量+ +系統(tǒng)損耗的物料質(zhì)量系統(tǒng)損耗的物料質(zhì)量 或或 (mi)(mi)入入=(mi)=(mi)出出+(mi)+(mi)積累積累+(mi+(mi）損耗損耗 一、物料衡算一、物料衡算化學工業(yè)出版社一、物料衡算一、物料衡算4.4.物料衡算的基本步驟物料衡算的基本

28、步驟 （1 1）畫出物料衡算示意圖，確定衡算范圍）畫出物料衡算示意圖，確定衡算范圍 （2 2）寫出化學反應(yīng)式）寫出化學反應(yīng)式 （3 3）確定物料衡算任務(wù)）確定物料衡算任務(wù) （4 4）收集、整理計算數(shù)據(jù)）收集、整理計算數(shù)據(jù) （5 5）確定合適的計算基準）確定合適的計算基準 （6 6）列出方程組，求解）列出方程組，求解 （7 7）整理、核對計算結(jié)果）整理、核對計算結(jié)果 化學工業(yè)出版社化學過程化學過程物理過程物理過程5.物料衡算物料衡算計算方法計算方法除了建立總物料衡算式外，除了建立總物料衡算式外，還可以對每一種組分分別還可以對每一種組分分別建立物料衡算式。建立物料衡算式。建立物料衡算式的方法必須考

29、慮化學建立物料衡算式的方法必須考慮化學反應(yīng)中生成和消耗的物料量。有直接反應(yīng)中生成和消耗的物料量。有直接計算法、衡算聯(lián)系物法、終點衡算法。計算法、衡算聯(lián)系物法、終點衡算法。 一、物料衡算一、物料衡算化學工業(yè)出版社示例示例1 1 甲烷氣蒸汽轉(zhuǎn)化過程的物料衡算甲烷氣蒸汽轉(zhuǎn)化過程的物料衡算某石化企業(yè)甲烷蒸汽轉(zhuǎn)化車間，在裝有催化劑的管式轉(zhuǎn)化某石化企業(yè)甲烷蒸汽轉(zhuǎn)化車間，在裝有催化劑的管式轉(zhuǎn)化器中進行甲烷轉(zhuǎn)化反應(yīng)。甲烷蒸汽轉(zhuǎn)化的反應(yīng)式為：器中進行甲烷轉(zhuǎn)化反應(yīng)。甲烷蒸汽轉(zhuǎn)化的反應(yīng)式為：CHCH4 4+H+H2 2O = CO+3HO = CO+3H2 2 （3-43-4）CHCH4 4+CO+CO2 2 =2

30、CO+2H =2CO+2H2 2 （3-53-5） CO+HCO+H2 2O = COO = CO2 2+H+H2 2 （3-63-6） 水蒸氣與甲烷的物質(zhì)的量比為水蒸氣與甲烷的物質(zhì)的量比為2.52.5，甲烷的轉(zhuǎn)化率為，甲烷的轉(zhuǎn)化率為75%75%，蒸汽轉(zhuǎn)化溫度為蒸汽轉(zhuǎn)化溫度為500500，離開轉(zhuǎn)化器的混合氣體中，離開轉(zhuǎn)化器的混合氣體中COCO和和COCO2 2之之比以反應(yīng)比以反應(yīng)(3-6)(3-6)達到化學平衡時的比率確定。已知達到化學平衡時的比率確定。已知500500時，時，式式(3-6)(3-6)的平衡常數(shù)為的平衡常數(shù)為0.83330.8333。若每小時通入的甲烷為。若每小時通入的甲烷為1

31、kmol1kmol，求反應(yīng)后氣體混合物的組成。，求反應(yīng)后氣體混合物的組成?；瘜W工業(yè)出版社管式反應(yīng)器管式反應(yīng)器CH4，1kmol/h1kmol/hH2O(g),2.5kmol/h2.5kmol/hCHCH4 4,0.25,0.25 kmol/hkmol/hH H2 2O(g),nO(g),nH2OH2O出出 kmol/hkmol/hCO , nCO , nCOCO kmol/h kmol/hCOCO2 2 , n, nCO2CO2kmol/hkmol/hH H2 2 , n, nH2H2kmol/hkmol/h1 1畫出物料衡算流程圖畫出物料衡算流程圖2.2.確定計算基準確定計算基準 以以1km

32、ol/h甲烷甲烷 作計算基準。作計算基準。 進入轉(zhuǎn)化器的進入轉(zhuǎn)化器的H2O(g)量量= 12.5=2.5 kmol/h 離開轉(zhuǎn)化器的甲烷量離開轉(zhuǎn)化器的甲烷量=1（1-0.75）= 0.25 kmol/h化學工業(yè)出版社3.3.物料衡算物料衡算（1）碳元素平衡）碳元素平衡 nCH4入入= nCO + nCO2 +nCH4出出 即即 1= nCO + nCO2 +0.25 nCO + nCO2=0.75 (1)（2）氧元素平衡）氧元素平衡 nH2O入入= nCO + 2nCO2 +nH2O出出 2.5= nCO + 2nCO2 +nH2O出出 (2) （3）氫元素平衡）氫元素平衡 4 nCH4入入+

33、 2 nH2O入入= 4 nCH4出出 +2nH2O出出+2nH2 14+2.52=0.254+2nH2O出出+2nH2 4= nH2O出出+nH2 （3）xzxwxyxx=0.8333求解得：求解得：nHnH2O O出出 =1.5 =1.5 kmol/hkmol/h nCOnCO =0.5 =0.5 kmol/hkmol/hnCOnCO2=0.25 =0.25 kmol/hkmol/h nH nH2=2.5 =2.5 kmol/hkmol/h化學工業(yè)出版社4.4.列出物料衡算表列出物料衡算表化學工業(yè)出版社示例示例2 2 粗甲醇預(yù)精餾塔的物料衡算粗甲醇預(yù)精餾塔的物料衡算 某石化企業(yè)年產(chǎn)某石化企

34、業(yè)年產(chǎn)5050萬噸萬噸/ /年精甲醇，年精甲醇， 已知從合成已知從合成單元來的粗甲醇中：甲醇單元來的粗甲醇中：甲醇86.3%86.3%，低沸點雜質(zhì)，低沸點雜質(zhì)3.6%3.6%，雜醇烷烴，雜醇烷烴1.1%1.1%，高碳烷烴，高碳烷烴0.31%0.31%，水份，水份8.68%8.68%，試計算每年需要的粗甲醇量。，試計算每年需要的粗甲醇量?；瘜W工業(yè)出版社1 1畫出物料衡算流程圖畫出物料衡算流程圖 萃取水 萃取水量：進料量的 20% 塔頂餾出物：2633.468kg/h 甲醇量 ：86.3% DxD 低沸點雜質(zhì)：3.6% 雜醇烷烴：1.1% Fx 高碳烷烴：0.31% 水份：8.68% 堿液量：hk

35、g /57.5473. 32 . 0150.73 隨堿液帶入的水：hkg /27.21873. 38 . 0150.73 塔底排出預(yù) 后物： WxW 70789.44kg/h 預(yù) 精 餾 塔 化學工業(yè)出版社2. 2. 選定計算基準選定計算基準 以以1 1小時處理的粗甲醇量為計算基準小時處理的粗甲醇量為計算基準3 3物料衡算物料衡算（1 1）進入體系物料量）進入體系物料量 a.a.粗甲醇量粗甲醇量 以一年生產(chǎn)以一年生產(chǎn)330330天計算，生產(chǎn)過程中無泄漏，則天計算，生產(chǎn)過程中無泄漏，則1 1小時處理小時處理粗甲醇的量為：粗甲醇的量為：hkght/10315. 7/15.73863. 024330

36、10545其中：其中： 甲醇甲醇 雜醇烷烴雜醇烷烴 高碳烷烴高碳烷烴 hkg /45.63128863. 073150hkg /65.804011.073150hkg /765.2260031.073150化學工業(yè)出版社其中：其中： 低沸點雜質(zhì)低沸點雜質(zhì) 水水 hkg /4 .2633036. 073150hkg /9 .6290086. 073150b.b.堿液量堿液量 每噸粗甲醇消耗每噸粗甲醇消耗20%20%的堿液大約為的堿液大約為3.73kg,3.73kg,則每則每小時帶入燒堿量：小時帶入燒堿量：73.1503.730.254.57/kg h同時隨堿液帶入的水量：同時隨堿液帶入的水量：7

37、3.1503.730.8218.27/kg hc.c.萃取水量萃取水量 萃取水量按進料量的萃取水量按進料量的20%20%計算：計算：hkg /14630%2073150化學工業(yè)出版社(2)(2)離開體系的物料量離開體系的物料量 a.a.塔頂餾出物塔頂餾出物 2633.468kg/h2633.468kg/h b. b.塔底排出預(yù)后物塔底排出預(yù)后物 73150-2633.468+54.57+218.27=73150-2633.468+54.57+218.27=70789.44kg/h70789.44kg/h其中：其中： 甲醇甲醇 63128.4kg/h63128.4kg/h 高碳烷烴高碳烷烴 22

38、6.765kg/h226.765kg/h 雜醇烷烴雜醇烷烴 804.65kg/h804.65kg/h 總水總水 6290.9+218.27+14630=211396290.9+218.27+14630=21139化學工業(yè)出版社4.4.物料衡算平衡表物料衡算平衡表化學工業(yè)出版社示例示例3 3 乙苯硝化過程的物料衡算乙苯硝化過程的物料衡算 某一化工企業(yè)年產(chǎn)某一化工企業(yè)年產(chǎn)300300噸對硝基乙苯，采用間歇法噸對硝基乙苯，采用間歇法生產(chǎn)，原料乙苯純度為生產(chǎn)，原料乙苯純度為9595，混酸組成為：，混酸組成為：HNOHNO3 3 32 32，H H2 2SOSO4 4 56 56，H H2 20 120

39、 12。粗乙苯與混酸質(zhì)量比。粗乙苯與混酸質(zhì)量比1 1：1.8851.885。對硝基乙苯收率為。對硝基乙苯收率為50%50%，硝化產(chǎn)物為硝基乙苯，硝化產(chǎn)物為硝基乙苯的混合物，對位：鄰位：間位產(chǎn)物的比例為的混合物，對位：鄰位：間位產(chǎn)物的比例為0.50.5：0.440.44：0.060.06。配制混酸所用的原料。配制混酸所用的原料H H2 2SOSO4 4 93 93，HNOHNO3 3 9696及及H H2 20 0，假設(shè)轉(zhuǎn)化率為，假設(shè)轉(zhuǎn)化率為100100。試計算消耗的各種。試計算消耗的各種原料量。原料量?；瘜W工業(yè)出版社1.1.畫出物料衡算流程圖畫出物料衡算流程圖乙苯，乙苯，x xkg 雜質(zhì)雜質(zhì)配

40、酸配酸硝化硝化分離分離對硝基乙苯，對硝基乙苯，y y1 1kg鄰硝基乙苯，鄰硝基乙苯，y y2 2kg間硝基乙苯，間硝基乙苯，y y3 3kgHNOHNO3 3，G G2 2 kgH H2 2SOSO4 4，M M2 2kgH H2 2O O，Z Z2 2 kg廢酸廢酸HNOHNO3 3，G G1 1kgH H2 2SOSO4 4，M M1 1kgH H2 2O O，Z Z1 1 kg2.2.確定計算基準確定計算基準 以每天生產(chǎn)對硝基甲苯的質(zhì)量為計算基準以每天生產(chǎn)對硝基甲苯的質(zhì)量為計算基準化學工業(yè)出版社30010001000300kg106.17 10001404.6151.170.5kg14

41、06.61478.60.95kg3 3物料衡算物料衡算（1 1）進入體系物料量）進入體系物料量a.a.原料乙苯原料乙苯每天生產(chǎn)的對硝基乙苯每天生產(chǎn)的對硝基乙苯 純乙苯純乙苯 原料乙苯原料乙苯 帶入反應(yīng)器的雜質(zhì)帶入反應(yīng)器的雜質(zhì) 1478.6-1404.6=74kg1478.6-1404.6=74kgb.b.混酸混酸混酸混酸 1478.61478.61.885=2787.2kg1.885=2787.2kg純硝酸純硝酸 32%32%2787.2=891.9kg2787.2=891.9kg96%96%的硝酸的硝酸 891.9/0.96=929.1kg891.9/0.96=929.1kg純硫酸純硫酸 5

42、6%56%2787.2=1560.8kg2787.2=1560.8kg93%93%硫酸硫酸 1560.8/0.93=1678.3kg1560.8/0.93=1678.3kg加入水加入水 2787.2-929.1-1678.3=179.8kg2787.2-929.1-1678.3=179.8kg化學工業(yè)出版社1404.6 151.171999.9106.17kg1404.663833.5106.17kg1404.618238.1106.17kg（2 2）出反應(yīng)體系的物料量）出反應(yīng)體系的物料量硝化產(chǎn)物硝化產(chǎn)物 其中：對硝基乙苯其中：對硝基乙苯 1999.91999.90.5=1000kg0.5=1

43、000kg鄰硝基乙苯鄰硝基乙苯 1999.91999.90.44=880kg0.44=880kg間硝基乙苯間硝基乙苯 1999.91999.90.06=120kg0.06=120kg廢酸量廢酸量其中：其中： 已反應(yīng)硝酸已反應(yīng)硝酸 生成水生成水 剩余硝酸剩余硝酸 891.9-833.5=58.4kg891.9-833.5=58.4kg 硫酸硫酸 1678.3kg1678.3kg 水水 334.5+238.1=572.6kg334.5+238.1=572.6kg 廢酸總量廢酸總量 58.4+1678.3+572.6=2309.3kg 58.4+1678.3+572.6=2309.3kg 化學工業(yè)出

44、版社4.4.列出物料衡算表列出物料衡算表化學工業(yè)出版社二、能量衡算二、能量衡算 1.1.能量衡算的依據(jù)能量衡算的依據(jù) 穩(wěn)流體系穩(wěn)流體系的能量平衡方程：的能量平衡方程：H H+g+gz z+1/2+1/2u u2=2=Q Q+ +W WS S 若體系與環(huán)境之間無軸功交換，體系的動能若體系與環(huán)境之間無軸功交換，體系的動能 與位能變化可以忽略不計，上式可以變成：與位能變化可以忽略不計，上式可以變成：H H= =Q Q化學工業(yè)出版社12345（1）確）確定衡算定衡算體系體系（2）選定能量）選定能量衡算計算基準衡算計算基準 一般以一般以298.15K為基準溫度為基準溫度（3）收）收集、整理集、整理有關(guān)數(shù)

45、據(jù)有關(guān)數(shù)據(jù)（4）列出物）列出物料平衡方程和料平衡方程和能量平衡方程能量平衡方程并計算求解并計算求解 2.能量衡算的方法和步驟能量衡算的方法和步驟（5）結(jié)果校驗）結(jié)果校驗 化學工業(yè)出版社示例示例4 4：甲烷氣蒸汽轉(zhuǎn)化過程的能量衡算：甲烷氣蒸汽轉(zhuǎn)化過程的能量衡算以示例以示例1 1甲烷蒸汽轉(zhuǎn)化為例。甲烷蒸汽轉(zhuǎn)化為例。1.1.畫出物料流向及變化示意圖畫出物料流向及變化示意圖管式反應(yīng)器管式反應(yīng)器CH4，1kmol/hH H2 2O(g),2.5kmol/hO(g),2.5kmol/hCHCH4 4，0.25kmol/h0.25kmol/hH H2 2O(g)O(g)，1.50 kmol/h1.50 km

46、ol/hCOCO，0.50 kmol/h0.50 kmol/hCOCO2 2，0.25 kmol/h0.25 kmol/hH H2 2，2.5 kmol/h2.5 kmol/h化學工業(yè)出版社2.2.確定基準確定基準 以以2525為基準溫度。為基準溫度。3.3.列出能量衡算方程列出能量衡算方程 假設(shè)系統(tǒng)保溫良好，假設(shè)系統(tǒng)保溫良好，Q Q損損=0=0，根據(jù)題意，轉(zhuǎn)化過程中需，根據(jù)題意，轉(zhuǎn)化過程中需向轉(zhuǎn)化器提供的熱量為：向轉(zhuǎn)化器提供的熱量為： Q=Q=H H其中其中H=HH=Hi i出出-H-Hi i入入H Hi i= =n ni iH HFiFi+ n+ ni iC CP P25-50025-50

47、0t= t= n ni i ( (H HFiFi+ C+ CP P25-50025-500t)t)化學工業(yè)出版社4.4.查取手冊得到有關(guān)熱力學數(shù)據(jù)查取手冊得到有關(guān)熱力學數(shù)據(jù) 各組分的標準生成焓各組分的標準生成焓H HFiFi和和2525500500間的平均間的平均摩爾定壓熱容摩爾定壓熱容C CP P, ,m m見下表：見下表：化學工業(yè)出版社5.5.計算計算 H Hi i入入=-51689-2.5=-51689-2.5225214=-614724kJ/h225214=-614724kJ/h H Hi i出出=-0.25=-0.2551689-1.551689-1.5225214-0.522521

48、4-0.596260- 96260- 0.250.25372273+2.5372273+2.513913=-159 kJ/h13913=-159 kJ/h H=-457159+614724=157565 kJ/hH=-457159+614724=157565 kJ/h 因此，因此，Q=157565 kJ/hQ=157565 kJ/h 如熱量損失按如熱量損失按5%5%計算，每小時提供的熱量是：計算，每小時提供的熱量是：Q=157565Q=157565化學工業(yè)出版社2022年2月16日星期三66應(yīng)用知識與技能目標應(yīng)用知識與技能目標 應(yīng)用知識：應(yīng)用知識： 1.1.物理因素對化學反應(yīng)的影響。物理因素對

49、化學反應(yīng)的影響。 2.2.各種工藝因素對化學反應(yīng)的影響各種工藝因素對化學反應(yīng)的影響。技能目標：技能目標： 1.1.能對化學過程進行熱力學分析；能對化學過程進行熱力學分析； 2.2.能對化學反應(yīng)進行動力學分析；能對化學反應(yīng)進行動力學分析； 3.3.能運用所學知識對生產(chǎn)過程進行工能運用所學知識對生產(chǎn)過程進行工藝分析。藝分析?；瘜W工業(yè)出版社第四節(jié)第四節(jié) 影響化學反應(yīng)過程的因素影響化學反應(yīng)過程的因素Influencing Factors in the Chemical Influencing Factors in the Chemical Reaction ProcessReaction Proces

50、s化學工業(yè)出版社1 12 23 34 4一、物理因素分析一、物理因素分析Physical factors二、熱力學分析二、熱力學分析Thermodynamic Analysis三、動力三、動力學分析學分析Kinetic Analysis四、工藝參數(shù)的確定四、工藝參數(shù)的確定Selection of Technological Conditions主要內(nèi)容主要內(nèi)容 化學工業(yè)出版社1.原料的影響原料的影響(1)原料的純度原料的純度與雜質(zhì)與雜質(zhì)(2)原料的配比原料的配比2.反應(yīng)時間反應(yīng)時間的影響的影響4.反應(yīng)物濃反應(yīng)物濃度的影響度的影響5.反應(yīng)壓力反應(yīng)壓力的影響的影響 一、物理因素分析一、物理因素分析

51、3.空間速度空間速度與接觸時間與接觸時間的影響的影響化學工業(yè)出版社 二、熱力學分析二、熱力學分析1.化學反應(yīng)可行性分析化學反應(yīng)可行性分析(G)T,p 0，反，反應(yīng)不能自發(fā)進行應(yīng)不能自發(fā)進行(G)T,p0，反，反應(yīng)處于平衡狀態(tài)應(yīng)處于平衡狀態(tài)2.化學反應(yīng)平衡移動分析化學反應(yīng)平衡移動分析(1)溫度溫度 吸熱反應(yīng)，吸熱反應(yīng)，溫度升高，反應(yīng)向生溫度升高，反應(yīng)向生成物方向移動。放熱成物方向移動。放熱反應(yīng)，反應(yīng)，H 0，溫度，溫度下降，平衡向反應(yīng)物下降，平衡向反應(yīng)物方向移動，方向移動， (2)壓力壓力 壓力升壓力升高，反應(yīng)平衡向高，反應(yīng)平衡向分子數(shù)減少的方分子數(shù)減少的方向移動向移動 (3)反應(yīng)物組成反應(yīng)物組

52、成化學工業(yè)出版社三、動力學分析三、動力學分析 1.1.溫度對化學反應(yīng)速率的影響溫度對化學反應(yīng)速率的影響圖圖3-5 反應(yīng)速率與溫度的關(guān)系反應(yīng)速率與溫度的關(guān)系2.催化劑對反應(yīng)速率的影響催化劑對反應(yīng)速率的影響 催化劑是提高反應(yīng)速率的一種最常用、也是很有效的辦法催化劑是提高反應(yīng)速率的一種最常用、也是很有效的辦法 。 化學工業(yè)出版社四、工藝參數(shù)的確定四、工藝參數(shù)的確定 1.1.溫度的確定溫度的確定 (1)(1)溫度與化學反應(yīng)速率的角度考慮溫度與化學反應(yīng)速率的角度考慮 (2)(2)溫度變化對催化劑性能和使用影響的角度考慮溫度變化對催化劑性能和使用影響的角度考慮 (3)(3)溫度對反應(yīng)效果影響的角度來考慮溫

53、度對反應(yīng)效果影響的角度來考慮 (4)(4)溫度對設(shè)備材質(zhì)等因素約束的角度來考慮溫度對設(shè)備材質(zhì)等因素約束的角度來考慮2.2.壓力的確定壓力的確定 (1)(1)催化劑性能的角度考慮催化劑性能的角度考慮 (2)(2)化學平衡的角度考慮化學平衡的角度考慮 (3)(3)生產(chǎn)安全角度考慮生產(chǎn)安全角度考慮化學工業(yè)出版社四、工藝參數(shù)的確定四、工藝參數(shù)的確定 3.原料配比的確定原料配比的確定 (1)(1)從化學平衡的角度從化學平衡的角度 (2)(2)安全生產(chǎn)安全生產(chǎn) 4.停留時間的確定停留時間的確定 (1)(1)適當?shù)霓D(zhuǎn)化率適當?shù)霓D(zhuǎn)化率( (或選擇性等或選擇性等) )所需的時間所需的時間 (2) (2) 催化劑

54、的性能催化劑的性能化學工業(yè)出版社案例案例1：吸熱反應(yīng)過程影響因素分析：吸熱反應(yīng)過程影響因素分析-乙苯脫氫乙苯脫氫一、基本原理一、基本原理化學工業(yè)出版社1.1.反應(yīng)溫度反應(yīng)溫度 工業(yè)生產(chǎn)上，適宜的溫度為工業(yè)生產(chǎn)上，適宜的溫度為600600左右。左右。2.2.反應(yīng)壓力反應(yīng)壓力 降低壓力有利于脫氫反應(yīng)?？倝簞t采用略高于常壓以克服降低壓力有利于脫氫反應(yīng)。總壓則采用略高于常壓以克服系統(tǒng)阻力，同時為了維持低壓操作，應(yīng)盡可能減小系統(tǒng)的阻力。系統(tǒng)阻力，同時為了維持低壓操作，應(yīng)盡可能減小系統(tǒng)的阻力。3.3.水蒸氣用量水蒸氣用量 因此水蒸氣與乙苯的比例應(yīng)適當。一般絕熱式反應(yīng)器脫氫所因此水蒸氣與乙苯的比例應(yīng)適當。一

55、般絕熱式反應(yīng)器脫氫所需水蒸氣量約比等溫列管式反應(yīng)器脫氫大需水蒸氣量約比等溫列管式反應(yīng)器脫氫大l l倍左右。倍左右。4.4.原料純度原料純度 要求原料乙苯沸程應(yīng)在要求原料乙苯沸程應(yīng)在135135136.5136.5之間，二乙苯含量應(yīng)之間，二乙苯含量應(yīng)小于小于0.040.04。5.5.空間速度空間速度 所以最佳空速范圍應(yīng)綜合原料單耗、能量消耗及催化劑再生所以最佳空速范圍應(yīng)綜合原料單耗、能量消耗及催化劑再生周期等因素選擇確定。周期等因素選擇確定。 二、工藝條件的確定二、工藝條件的確定化學工業(yè)出版社三、工藝控制方案三、工藝控制方案圖圖3-7 乙苯脫氫控制方案圖乙苯脫氫控制方案圖化學工業(yè)出版社案例案例2

56、 2：放熱反應(yīng)過程影響因素分析：放熱反應(yīng)過程影響因素分析 -二氧化硫催化氧化轉(zhuǎn)化成三氧化硫二氧化硫催化氧化轉(zhuǎn)化成三氧化硫 一、二氧化硫催化氧化的基本原理一、二氧化硫催化氧化的基本原理 二氧化硫的氧化反應(yīng)是在催化劑的存在下進二氧化硫的氧化反應(yīng)是在催化劑的存在下進行的，是一個可逆、放熱及體積縮小的反應(yīng)：行的，是一個可逆、放熱及體積縮小的反應(yīng)：其平衡常數(shù)可表示為：化學工業(yè)出版社二、反應(yīng)熱力學分析二、反應(yīng)熱力學分析化學工業(yè)出版社三、動力學分析三、動力學分析波列斯科夫方程：波列斯科夫方程： 化學工業(yè)出版社四、工藝條件的確定四、工藝條件的確定1.1.原料氣組成原料氣組成 工業(yè)生產(chǎn)上最常用的原料氣組成為：工

57、業(yè)生產(chǎn)上最常用的原料氣組成為：SOSO2 2 7 78 8，O O2 2 10.5 10.51111，N N2 2 82 82。2.2.反應(yīng)溫度反應(yīng)溫度圖圖3-8 反應(yīng)速率與溫度的關(guān)系反應(yīng)速率與溫度的關(guān)系圖圖3-9溫度與轉(zhuǎn)化率的關(guān)系圖溫度與轉(zhuǎn)化率的關(guān)系圖化學工業(yè)出版社四、工藝條件的確定四、工藝條件的確定3.3.反應(yīng)壓力反應(yīng)壓力 轉(zhuǎn)化反應(yīng)通常在常壓下進行。轉(zhuǎn)化反應(yīng)通常在常壓下進行。4.4.接觸時間接觸時間 通常接觸時間為通常接觸時間為3 35s5s，最終轉(zhuǎn)化率可達到，最終轉(zhuǎn)化率可達到97979898。圖圖3-10 接觸時間與轉(zhuǎn)化率的關(guān)系接觸時間與轉(zhuǎn)化率的關(guān)系化學工業(yè)出版社五、控制方案五、控制方案

58、圖圖3-11 二氧化硫轉(zhuǎn)化控制方案圖二氧化硫轉(zhuǎn)化控制方案圖化學工業(yè)出版社v 本章主要介紹內(nèi)容：工業(yè)催化劑及應(yīng)用、化工生產(chǎn)過程本章主要介紹內(nèi)容：工業(yè)催化劑及應(yīng)用、化工生產(chǎn)過程常用經(jīng)濟評價指標、化工生產(chǎn)過程物料衡算和能量衡算常用經(jīng)濟評價指標、化工生產(chǎn)過程物料衡算和能量衡算以及影響化學反應(yīng)過程的因素。以及影響化學反應(yīng)過程的因素。v 1 1在化學反應(yīng)體系中，因加入了某種物質(zhì)而使化學反應(yīng)速率在化學反應(yīng)體系中，因加入了某種物質(zhì)而使化學反應(yīng)速率發(fā)生改變，但該物質(zhì)的數(shù)量和化學性質(zhì)在反應(yīng)前后不發(fā)生變化，發(fā)生改變，但該物質(zhì)的數(shù)量和化學性質(zhì)在反應(yīng)前后不發(fā)生變化，該物質(zhì)稱為催化劑，這種作用稱為催化作用。該物質(zhì)稱為催化

59、劑，這種作用稱為催化作用。v 2 2催化劑的基本特征催化劑的基本特征v 3 3催化反應(yīng)通?？煞譃榫嗪头蔷鄡煞N。均相催化又可分催化反應(yīng)通?？煞譃榫嗪头蔷鄡煞N。均相催化又可分為氣相催化和液相催化，其中最常見的是液相均相催化反應(yīng)。為氣相催化和液相催化，其中最常見的是液相均相催化反應(yīng)。非均相催化反應(yīng)可分為氣非均相催化反應(yīng)可分為氣- -固相催化反應(yīng)和液固相催化反應(yīng)和液- -固相催化反應(yīng)，固相催化反應(yīng)，其中氣其中氣- -固相反應(yīng)最為常見。固相反應(yīng)最為常見。v 4.4.固體催化劑主要由主活性物質(zhì)、助催化劑和載體三部分組成。固體催化劑主要由主活性物質(zhì)、助催化劑和載體三部分組成。本章小結(jié)本章小結(jié)化學工業(yè)出版社v 7.7.工業(yè)催化劑常用的制備方法有沉淀法、浸漬法、混合法等。工業(yè)催化劑常用的制備方法有沉淀法、浸漬法、混合法等。v 8.8.轉(zhuǎn)化率是指在化學反應(yīng)體系中，參加化學反應(yīng)的某種原料量轉(zhuǎn)化率是指在化學反應(yīng)體系中，參加化學反應(yīng)的某種原料量占通入反應(yīng)體系的該種原料總量的百分率；以包括循環(huán)系統(tǒng)在占通入反應(yīng)體系的該種原料總量的百分率；以包括循環(huán)系統(tǒng)在內(nèi)的反應(yīng)器和