化学工艺基础 ppt.pptVIP

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； Q？ 丙烯腈与乙腈的沸点相近，普通精馏方法难于将它们分离 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 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 2.3 化工过程的主要效率指标 生产能力和生产强度 化学反应的效率——合成效率 转化率　选择性 收率 平衡转化率和平衡产率 生产能力 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： 在最佳条件下可以达到的最大生产能力 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　 生产强度 ？时空收率 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 合成效率 原子经济性AE 环境因子 （反应器） （反应系统） 循 环 流 程 转化率 选择性 表达主、副反应进行程度的大小 反映原料的利用是否合理 从产物角度来描述反应过程的效率 ？单程收率 总收率 ？平衡转化率　平衡产率 ？转化率、选择性和收率的关系 收率 产率 2.4 反应条件对化学平衡和反应速率的影响 可逆反应，平衡常数与温度的关系 温度的影响—— 化学平衡 吸热反应　ΔH?0，K值随着温度升高而增大,有利于平衡产率增加 放热反应　 ΔH?0，K值随着温度升高而减小，降低温度使平衡产率增加 2.4 反应条件对化学平衡和反应速率的影响 温度的影响—— 反应速率 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 2.4 反应条件对化学平衡和反应速率的影响 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　使廉价易得的反应物过量，提高价贵难得反应物的利用率 反应物浓度愈高，反应速率愈快 2.4 反应条件对化学平衡和反应速率的影响 压力的影响 压力对有气相物质参加的反应平衡影响很大　　　分子数增加的反应，降低压力可以提高平衡产率　分子数减少的反应，提高压力可以提高平衡产率　分子数不变的反应，压力对平衡产率无影响 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 2.5 催化剂的性能及使用 提高反应速率和选择性 改进操作条件 催化剂有助于开发新的反应过程，发展新的化工技术 催化剂在能源开发和消除污染中可发挥重要作用 催化剂的基本特征 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 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 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 催化剂的分类 按催化反应体系的物相均一性 均相催化剂 非均相催化剂 按反应类别 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 按反应机理 氧化还原型催化剂、酸碱催化剂 按使用条件下的物态 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 工业催化剂的使用性能 活性 选择性 寿命 寿命的影响因素 化学稳定性 热稳定性 力学性能稳定性 耐毒性 失活原因： 超温过热，使催化剂表面发生烧结，晶型转变或物相转变； 原料气中混有毒物杂质，使催化剂中毒； 有污垢覆盖催化剂表面 催化剂的失活和再生 再生： 暂时性中毒是可逆的，当原料中除去毒物后，催化剂可逐渐恢复活性 永久性中毒则是不可逆的。催化剂积碳可通过烧碳再生 无论是暂时性中毒后的再生，还是积碳后的再生，均会引起催化剂结构的损伤，致使活性下降 催化剂的失活和再生 2.6 反应过程的物料衡算和热量衡算基础 输入物料的总质量 = 输出物料的总质量 + 系统内积累的物料质量 衡算系统的物料衡算通式 间歇操作过程的物料衡算