化工生產(chǎn)過(guò)程及流程-預(yù)覽頁(yè)
【正文】 言，式（218）中的分母系指反應(yīng)器進(jìn)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。解：丙烯產(chǎn)量=3000*70%*96%*42/44=(kg/h)三、平衡轉(zhuǎn)化率和平衡產(chǎn)率的計(jì)算可逆反應(yīng)達(dá)到平衡時(shí)的轉(zhuǎn)化率稱為平衡轉(zhuǎn)化率，此時(shí)所得產(chǎn)物的產(chǎn)率為平衡產(chǎn)率。若平衡產(chǎn)率高，則可獲得較高的實(shí)際產(chǎn)率。νA、νB、νR、νS分別為組分A、B、R、S在反應(yīng)式中的化學(xué)計(jì) 量系數(shù)；P?為標(biāo)準(zhǔn)態(tài)壓力。在高壓下，氣相反應(yīng)平衡常數(shù)應(yīng)該用逸度商來(lái)表達(dá)，即式中?A、?B、?R、?S——分別為反應(yīng)達(dá)平衡時(shí)組分A 、B、R、S的逸度。若式（222）為理想溶液反應(yīng)體系，其平衡常數(shù)Kc的表達(dá)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(zhǔn)濃度，統(tǒng)一規(guī)定為 1 mol/dm3。而且也有許多物質(zhì)的逸度系數(shù)或它們的曲線、表格等。那么平衡體系中組分A的量為（aaXA）mol、組分B的量為（b2aXA） mol和組分R的量為aXAmol，體系總量為（a＋b－2aXA）mol；總壓P。在本書(shū)其他各章中均有具體過(guò)程的影響因素分析，此處僅簡(jiǎn)述以下幾個(gè)重要因素的影響規(guī)律。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(duì)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24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(zhǎng)更快些。凈速率有一個(gè)極大值，此極大值對(duì)應(yīng)的溫度稱為最佳反應(yīng)溫度，亦稱最適宜反應(yīng)溫度。從反應(yīng)速率式（232）可知，反應(yīng)物濃度愈高，反應(yīng)速率愈快。所以，在反應(yīng)過(guò)程中不斷從反應(yīng)區(qū)域取出生成物，使反應(yīng)遠(yuǎn)離平衡，既保持了高速率，又使平衡不斷向產(chǎn)物方向移動(dòng)，這對(duì)于受平衡限制的反應(yīng)，是握高產(chǎn)率的有效方法之一。在一定的壓力范圍內(nèi)，加壓可減小氣體反應(yīng)體積，且對(duì)加快反應(yīng)速率有一定好處，但效果有限，壓力過(guò)高，能耗增大，對(duì)設(shè)備要求高，反而不經(jīng)濟(jì)。五、空速的影響空速為停留時(shí)間的倒數(shù)，一般空速越大，停留時(shí)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。例如，近代化學(xué)工業(yè)的起點(diǎn)合成氨工業(yè)，就是以催化作用為基礎(chǔ)建立起來(lái)的。采用或改進(jìn)催化劑可以降低反應(yīng)溫度和操作莊力、可以提高化學(xué)加工過(guò)程的效率。工業(yè)醋酸原先是由乙醛氧化法生產(chǎn)，原料價(jià)貴，生產(chǎn)成本高。在請(qǐng)除污染物的諸方法中，催化法是具有巨大潛力的一種。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)。催化劑有以下三個(gè)基本特征。即是悅，當(dāng)反應(yīng)體系的始末狀態(tài)相同時(shí)，無(wú)論有無(wú)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。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(jī)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。通常對(duì)工業(yè)催化劑的以下幾種性能有一定的要求。工業(yè)催化劑應(yīng)有足夠高的活性。當(dāng)催化劑的活性與選擇性難以兩全其美時(shí)，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(jià)廉易得或產(chǎn)物易分離，則可選用活性高的催化劑。催化劑的壽命受以下幾方面性能影響。②熱穩(wěn)定性。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(dòng)狀況惡化，嚴(yán)重時(shí)發(fā)生堵塞，迫使生產(chǎn)非正常停工，經(jīng)濟(jì)損失重大。常見(jiàn)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。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(yán)格按照操作規(guī)程進(jìn)行活化，才能保證催化劑發(fā)揮良好的作用。暫時(shí)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。因此，應(yīng)嚴(yán)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。許多催化劑使用后在停工卸出之前，需要進(jìn)行鈍化處理，尤其是金屬催化劑一定要經(jīng)過(guò)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。衡算系統(tǒng)可以是一個(gè)總廠，一個(gè)分廠或車(chē)間，一套袋置，一個(gè)設(shè)備，甚至一個(gè)節(jié)點(diǎn)等等。間歇操作過(guò)程的物料衡算是以每批生產(chǎn)時(shí)間為基準(zhǔn)，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(jī)械損失。當(dāng)然，設(shè)備內(nèi)不同點(diǎn)或截面的參數(shù)可相同，也可不同。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(lái)做衡算。圖形表達(dá)方式宜簡(jiǎn)單，但代表的內(nèi)容要準(zhǔn)確，進(jìn)、出物料不能有任何遺漏，否則衡算會(huì)造咸錯(cuò)誤。衡算基準(zhǔn)是為進(jìn)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(duì)于該基準(zhǔn)面言的。選擇衡算基準(zhǔn)是個(gè)技巧問(wèn)題，在計(jì)算中要重視訓(xùn)練，基準(zhǔn)選擇恰當(dāng)，可以使計(jì)算大為簡(jiǎn)化。第六步，計(jì)算和核對(duì)。即二、反應(yīng)過(guò)程的熱量衡算1封閉系統(tǒng)反應(yīng)過(guò)程的熱量衡算對(duì)于化學(xué)反應(yīng)體系，其宏觀動(dòng)能和位能的變化相對(duì)于反應(yīng)熱效應(yīng)和傳熱量而言是極小的，可以忽略不計(jì)。穩(wěn)態(tài)流動(dòng)反應(yīng)過(guò)程就是一類最常見(jiàn)的恒壓過(guò)程，在該系統(tǒng)內(nèi)無(wú)能量積累，輸入該系統(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(fù)號(hào)，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(duì)外作的功之和（如果是環(huán)境對(duì)系統(tǒng)作功， W符號(hào)應(yīng)取負(fù)號(hào)，故仍可放在輸出端）。如果反應(yīng)器與環(huán)境無(wú)熱交換，Qp等于零，稱之為絕熱反應(yīng)器，輸入物料的總焓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。但是，由一種狀態(tài)變化到另一種狀態(tài)的焓變是可測(cè)定的。由此，式（250）可寫(xiě)為在許多物理化學(xué)手冊(cè)、化工工藝手冊(cè)和化工設(shè)計(jì)有關(guān)文獻(xiàn)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。進(jìn)行熱量衡算之前，一般要進(jìn)行物料衡算求出各物料的量，有時(shí)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(zhǔn)。同一物質(zhì)在相變前后是有焓變的，計(jì)算時(shí)一定要清楚物質(zhì)所處的相態(tài)。（1）相變過(guò)程的燴變 這是在溫度、壓力和組成不變的條件下，物質(zhì)由一種相態(tài)轉(zhuǎn)變?yōu)榱硪环N相態(tài)而引起的焓變。 （2）反應(yīng)的焓變 這是在相同的始、末溫度和壓力條件下，由反應(yīng)物轉(zhuǎn)變?yōu)楫a(chǎn)物并且不做非體積功的過(guò)程焓變。應(yīng)注意同一反應(yīng)在不同溫度的反應(yīng)熱是不同的，但壓力對(duì)反應(yīng)熱的影響較小。（3）顯焓變 只有溫度、壓力變化而無(wú)相變和化學(xué)變化的過(guò)程的焓變，稱為顯焓變。對(duì)于變溫過(guò)程，如果有焓值表可查，則應(yīng)盡量利用，查出物質(zhì)在不同狀態(tài)的焓值來(lái)求焓差。③混合物的摩爾熱容4 反應(yīng)過(guò)程熱量衡算舉例首先選取100kmol的原料天然氣作為物料衡算的基準(zhǔn)。由上計(jì)算結(jié)果可看到收入總熱量與支出總熱量基本相等，熱量是平衡的。產(chǎn)物經(jīng)冷卻冷凝 ,分離出液態(tài)甲醛、水和剩余甲醇，％O％N％H%CO2。43 /
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