【正文】 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。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)。（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。 （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。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)。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。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。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)。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。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。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。衡算系統(tǒng)可以是一個(gè)總廠，一個(gè)分廠或車間，一套袋置，一個(gè)設(shè)備，甚至一個(gè)節(jié)點(diǎn)等等。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。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。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。催化劑的壽命受以下幾方面性能影響。工業(yè)催化劑應(yīng)有足夠高的活性。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。催化劑有以下三個(gè)基本特征。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。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。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。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。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。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。而且也有許多物質(zhì)的逸度系數(shù)或它們的曲線、表格等。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。若平衡產(chǎn)率高，則可獲得較高的實(shí)際產(chǎn)率。與轉(zhuǎn)化率相似，對(duì)于單程收率而言，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。全程轉(zhuǎn)化率又稱總轉(zhuǎn)化率，系指新鮮原料進(jìn)入反應(yīng)系統(tǒng)到離開(kāi)該系統(tǒng)所達(dá)到的轉(zhuǎn)化率。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(jìn)度。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。形態(tài)分析法 是對(duì)每種可供選擇的方案進(jìn)行精確的分析和評(píng)價(jià)，擇優(yōu)汰劣，選擇其中最優(yōu)方案。工藝流程多采用圖示方法來(lái)表達(dá)．稱為工藝流程圖（flowsheet或process flowsheet）。（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。例如固體需破碎、過(guò)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。重點(diǎn)和難點(diǎn)：生產(chǎn)工藝流程、化工過(guò)程的主要效率指標(biāo)及其計(jì)算，反應(yīng)條件及其對(duì)化學(xué)平衡和反應(yīng)速率的影響，催化劑性能等。實(shí)現(xiàn)化學(xué)反應(yīng)過(guò)程的設(shè)備稱為反應(yīng)器。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(guò)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(shí)施這些轉(zhuǎn)換需要有相應(yīng)的功能單元來(lái)完成，按物料加工順序?qū)⑦@些功能單元有機(jī)地組合起來(lái)，則構(gòu)筑成工藝流程。推論分析法 是從“目標(biāo)’出發(fā)，尋找實(shí)現(xiàn)此“目標(biāo)’的“前提”，將具有不同功能的單元進(jìn)行邏輯組合，形成一個(gè)具有整體功能的系統(tǒng)。設(shè)備或裝置在最佳條件丁可以達(dá)到的最大生產(chǎn)能力，稱為設(shè)計(jì)能力。單位為kg/h?m3，kg/h?kg。對(duì)于間歇過(guò)程，以反應(yīng)開(kāi)始時(shí)裝人反應(yīng)器的某反應(yīng)物料量為起始量；對(duì)于連續(xù)過(guò)程，一般以反應(yīng)器進(jìn)口物料中某反應(yīng)物的量為起始量。在復(fù)雜反應(yīng)體系中，選擇性是個(gè)很重要的指標(biāo)，它表達(dá)了主、副反應(yīng)進(jìn)行程度的相對(duì)大小，能確切反映原料的利用是否合理。平衡轉(zhuǎn)化率和平衡產(chǎn)率是可逆反應(yīng)所能達(dá)到的極限值（最大值），但是，反應(yīng)達(dá)平衡往往需要相當(dāng)長(zhǎng)的時(shí)間。值得注意的是，現(xiàn)在國(guó)際上規(guī)定標(biāo)難態(tài)壓力P?為 100 kPa，過(guò)去曾定為 kPa，因此它們對(duì)應(yīng)的標(biāo)準(zhǔn)平衡常數(shù)值是略有區(qū)別的。真實(shí)溶液反應(yīng)體系的平衡常數(shù)式形式與（229）相似，但式中各組分濃度應(yīng)該用活度來(lái)代替。則各組分的平衡摩爾分?jǐn)?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(cè)或文獻(xiàn)中查得對(duì)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(jì)算出XA，繼而可算出平衡組成。對(duì)干不可逆反應(yīng)，逆反應(yīng)速率忽略不計(jì)，故產(chǎn)物生成速率總是隨溫度的升高而加快；對(duì)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。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(jìn)行，反應(yīng)物逐浙消耗，反應(yīng)速率逐漸下降。惰性氣體的存在，可降低反應(yīng)物的分壓，對(duì)反應(yīng)速率不利，但有利于分子數(shù)增加的反應(yīng)的平衡。近年來(lái)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(huì)完全氧化生成 CO2和 H2O，毫元應(yīng)用意義。在20世紀(jì) 60年代，德國(guó) BASF公司借助鈷絡(luò)合物催化劑，開(kāi)發(fā)出以甲醇和CO羰基化合成醋酸的新反應(yīng)過(guò)程和工藝；美國(guó)孟山都公司于70年代又開(kāi)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(dá)99％，成為當(dāng)今生產(chǎn)醋酸的先進(jìn)工藝。有些反應(yīng)所產(chǎn)生的某種產(chǎn)物也會(huì)使反應(yīng)迅速加快，這種現(xiàn)象稱為自催化作用。由此特征可知：①催化劑不能使熱力學(xué)上不可能進(jìn)行的反應(yīng)發(fā)生；②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)。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。一般用產(chǎn)物的選擇性來(lái)表示催化劑的選擇性。系指催化劑在反應(yīng)條件下對(duì)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。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(jìn)副反應(yīng)的活性中心，從而提高了選擇性。永久性中毒則是不可逆的，不能再生。 第五節(jié) 反應(yīng)過(guò)程的物料衡算和熱量衡算（在化工設(shè)計(jì)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(guò)物料、熱量衡算，計(jì)算生產(chǎn)過(guò)程的原料消耗指標(biāo)、熱負(fù)荷和產(chǎn)品產(chǎn)率等，為設(shè)