丙烷单程转化率为丙烯选择性为

1、丙烷单程转化率为丙烯选择性为 2 化工消费过程及流程2.1 化工消费过程及工艺流程 2.2 化工过程的主要技术指标 2.3 反响条件对化学平衡和反响速率的影响 2.4 催化剂的性能及使用 2.5 反响过程的物料衡算和热量衡算2.1 化工消费过程及工艺流程2.1.1 化工消费过程 化工消费过程一般可概括为原料预处理、化学反响和产品别离及精制三大步骤。 1原料预处理 主要目的是使初始原料到达反响所需要的状态和规格。 2化学反响 通过该步骤完成由原料到产物的转变，是化工消费过程的核心。 3产品的别离利精制 目的是获取符合规格的产品；并回收、利用副产物。 2.1.2 化工消费工艺流程 原料需要经过包括

2、物质和能量转换的一系列加工，方能转变成所需产品施行这些转换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地组合起来，那么构筑成工艺流程。将原料转变成化工产品的工艺流程称为化工消费工艺流程。2.2 化工过程的主要技术指标 2.2.1 消费才能和消费强度 1消费才能系指一个设备，一套装置或一个工厂在单位时间内消费的产品量，或在单位时间内处理的原料量。其单位为kg/h，td或kta，万t/a等。 2消费强度为设备的单位特征几何量的生产才能。即设备的单位体积的主产才能，或单位面积的消费才能。其单位为kg/hm3，kg/hm2等 。 2.2.2 转化率、选择性和收率产率 化工总过程的核心是

3、化学反响，进步反响的转化率、选择性和产率是进步化工过程效率的关键。 转化率conversion反响物A和B的转化率分别是：有反响如下：选择性selectivity选择性系指体系中转化成目的产物的某反响物量与参加所有反响而转化的该反响物总量之比，用符号S表示。收率产率，yield收率亦称为产率，是从产物角度来描绘反响过程的效率。符号为Y ，其定义式为 收率=转化率选择性质量收率mass yield质量收率的定义系指投人单位质量的某原料所能消费的目的产物的质量，即例1 乙烷脱氢消费乙烯时，原料乙烷处理量为000kg/h，产物中乙烷为000kg/h，获得产物乙烯为00kg/h，求乙烷转化率、乙烯的选

4、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2 丙烷脱氢消费丙烯时，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)2.2.3 平衡转化率和平衡产率的计算 可逆反响到达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。在实际消费中应保持高的净反响速率，不能等待反响达平衡，故实际转化率和产率比平衡值低。假设平衡产率高

5、，那么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，寻找进步平衡产率的有利条件，并计算出平衡产率。 对于反响:气相反响体系，其标准平衡常数表达式为: 在高压下，气相反响平衡常数应该用逸度商来表达，即 各组分的逸度与其分压的关系为 由此可推导出 假设为理想溶液反响体系，其平衡常数Kc的表达式为: 例3 设某气相反响为 A 2B R，反响前组分 A有amol，组分B有bmol，无组分R，反响达平衡时组分A的平衡转化率为XA，那么A的转化 量为aXAmol。 解:各组分的平衡摩尔分数y和平衡分压p分别为所以有 对于本例，每转化 lmol反响物 A生成1mol产物R，那么产物R相对于原料A的

6、平衡产率为: 然而，每转化 2 mol反响物 B生咸 1mol产物 R，那么产物 R相对于原料B的平衡产率为:2.3 反响条件对化学平衡和反响速率的影响 反响温度、压力、浓度、反响时间、原料的纯度和配比等众多条件是影响反响平衡和速率的重要因素，关系到消费过程的效率。在本书其他各章中均有详细过程的影响因素分析，此处仅简述以下几个重要因素的影响规律。2.3.1 温度的影响 温度对化学平衡的影响 对于不可逆反响不需考虑化学平衡，而对于可逆反响，其平衡常数与温度的关系为: 对于吸热反响，H0，K值随着温度升高而增大，有利于反响，产物的平衡产率增加； 对于放热反响，HO，K值随着温度生高而减小，平衡产率

7、降低。故只有降低温度才能使平衡产率增高。 温度对反响速率的影响 反响速率系指单位时间、单位体积某反响物组分的消耗量，或某产物的生成量。反响速率方程通常可用浓度的幂函数形式表示，例如对于反响:2.3.2 浓度的影响 根据反响平衡挪动原理，反响物浓度越高，越有利于平衡向产物方向挪动。当有多种反响物参加反响对，往往使价廉易得的反响物过量，从而可以使价贵或难得的反响物更多地转化为产物，进步其利用率。反响物浓度愈高，反响速率愈快。一般在反响初期，反响物浓度高，反响速率大，随着反响的进展，反响物逐浙消耗，反响速率逐渐下降。 对于可逆反响，反响物浓度与其平衡浓度之差是反响的推动力此推动力愈大那么反响速率愈高

8、。所以，在反响过程中不断从反响区域取出生成物，使反响远离平衡，既保持了高速率，又使平衡不断向产物方向挪动，这对于受平衡限制的反响，是握高产率的有效方法之一。近年来，反响-精馏、反响-膜别离、反响-吸附或吸收等新技术、新过程应运而生，这些过程使反响与别离一体化，产物一旦生成，立即被移出反响区，因此反响始终是远离平衡的。 2.3.3 压力的影响 一般来说，压力对液相和固相反响的平衡影响较小。气体的体积受压力影响大，故压力对有气相物质参加的反应平衡影响很大，其规律为： 对分子数增加的反响，降低压力可以进步平衡产率； 对分子数减少的反响，压力升高，产物的平衡产率增大； 对分子数没育变化的反响，压力对平

9、衡产率无影响。2.3.4 停留时间的影响 停留时间是指物料从进入设备到分开设备所需要的时间，假设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，设备的消费才能越小，空速越小；反之亦然。2.3.5 空速的影响 空速为停留时间的倒数，一般空速越大，停留时间越短，原料转化率越低，产物的选择性越高，设备的消费能力越大；反之亦然。2.3.6 原料配比的影响2.3.7 原料纯度的影响2.3.8 催化剂的影响2.4 催化剂的性能及使用 据统汁，当今90的化学工业中均包含有催化catalysis过程，催化剂catalyst在化工主产中占有相当重要的地位

10、，其作用主要表达在以下几方面: 1进步反响速率和选择性; 2改进操作条件; 3催化剂有助于开发新的反响过程，开展新的化工技术; 4催化剂在能源开发和消除污染中可发挥重要作用。 2.4.1 催化剂的根本特征 催化剂有以下三个根本特征: 1催化剂是参与了反响的，但反响终了时，催化剂本身未发生化学性质和数量的变化; 2催化剂只能缩短到达化学平衡的时间即加速用，但不能改变平衡; 3催化剂具有明显的选择性 2.4.2 催化剂的分类 按催化反响体系的物相均一性分：有均相催化剂和非均相催化剂； 按反响类别分：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； 按反响机理

11、分：有氧化复原型催化剂、酸碱催化剂等； 按使用条件下的物态分：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。2.4.3 工业催化剂使用中的有关问题 工业催化剂的使用性能指标 活性 系指在给定的温度、压力和反响物流量或空间速度下，催化剂使原料转化的才能。活性越高那么原料的转化率愈高。 选择性 系指反响所消耗的原料中有多少转化为目的产物。选择性愈高，消费单位量目的产物的原料消耗定额愈低，也愈有利于产物的后处理，故工业催化剂的选择性应较高。 寿命 系指其使用期限的长短，寿命的表征是消费单位量产品所消耗的催化剂量，或在满足消费要求的技术程度上催化剂能使用的时

12、间长短，有的催化剂使用寿命可达数年有的那么只能使用数月。 催化剂的寿命影响因素：化学稳定性、热稳定性、 机械稳定性、耐毒性。 其他 如廉价、易得、无毒、易别离等。 催化剂的活化 许多固体催化剂在出售时的状态一般是较稳定的，但这种稳定状态不具有催化性能，催化剂使用厂必须在反响前对其进展活化，使其转化成具有活性的状态。不同类型的催化剂要用不同的活化方法，有复原，氧化、硫化、酸化、热处理等等，每种活化方法均有各自的活化条件和操作要求，应该严格按照操作规程进展活化，才能保证催化剂发挥良好的作用。假设活化操作失误，轻那么使催化剂性能下降，重那么使催化剂报废，经济损失宏大。 催化剂的失活和再生 引起催化剂

13、失活的原因较多，对于络合催化剂而言，主要是超温，大多数配合物在250以上就分解而失括；对于生物催化剂而言，过热、化学物质和杂菌的污染、PH值失调等均是矢活的原因；对于固体催化剂而言，其失活原因主要有： 超温过热，使催化剂外表发生烧结，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； 有污垢覆盖催化剂外表。 催化剂的运输、贮存和装卸 催化剂一般价格较贵，要注意保护。在运输和贮藏中应防上其受污染和破坏；固体催化剂在装填于反响器中时，要防止污染和破裂。装填要均匀，防止出现“架桥规象，以防止反响工况恶化。许多催化剂使用后在停工卸出之前，需要进展钝化处理，尤其是金属催化剂一定要经过低含氧量的气

14、体钝化后，才能暴露于空气，否刚遇空气剧烈氧化自燃，烧坏催化剂和设备。2.5 反响过程的物料衡算和热量衡算 物料衡算和热量衡算是化学工艺的根底之一，通过物料、热量衡算，计算消费过程的原料消耗指标、热负荷和产品产率等，为设计和选择反响器和其他设备的尺寸、类型及台数提供定量根据；可以核查消费过程中各物料量及有关数据是否正常，有否泄漏，热量回收、利用程度和热损失的大小，从而查出消费上的薄弱环节和限制部位，为改善操作和进展系统的最优化提供根据。 2.5.1 反响过程的物料衡算 物料衡算根本方程式 间歇操作过程的物料衡算 间歇操作过程的物料衡算是以每批消费时间为基准，输人物料量为每批投入的所有物料质量的总和，输出物料量为该批卸出的所有物料质量的总和，投入料总量与卸出料总量之差为残存在反