【正文】 計和選擇反應(yīng)器和其他設(shè)備的尺寸、類型及臺數(shù)提供定量依據(jù)；可以核查生產(chǎn)過程中各物料量及有關(guān)數(shù)據(jù)是否正常，有否泄漏，熱量回收、利用水平和熱損失的大小，從而查出生產(chǎn)上的薄弱環(huán)節(jié)和限制部位，為改善操作和進行系統(tǒng)的最優(yōu)化提供依據(jù)。3 穩(wěn)定流動過程的物抖衡算生產(chǎn)中絕大多數(shù)化工過程力連續(xù)式操作，設(shè)備或裝置可連續(xù)運行很長時間，除了開工和停工階段外，在絕大多數(shù)時間內(nèi)是處于穩(wěn)定狀態(tài)的流動過程。可以不涉及化學(xué)反應(yīng)式中的化學(xué)計量關(guān)系，故對于復(fù)雜反應(yīng)體系的計算是很方便的。衡算基準的選擇以計算方便為原則，可以選取與衡算系統(tǒng)相關(guān)的任何一股物料或其中某個組分的一定量作為基準。第七步，報告計算結(jié)果。其能量衡算式為大多數(shù)反應(yīng)過程不作非體積功，所以上式可寫成此式也適用于宏觀動能變化和位能變化可忽略不計的傳熱、傳質(zhì)過程，如熱交換器，蒸餾塔等。因為焓與狀態(tài)有關(guān)，現(xiàn)在科學(xué)界統(tǒng)一規(guī)定物質(zhì)的基態(tài)為： K、壓力是 kPa（現(xiàn)為100 kPa）以及物質(zhì)處于最穩(wěn)定物相的狀態(tài)。③確定溫度基準。相態(tài)發(fā)生變化時系統(tǒng)與環(huán)境交換的熱量稱為相變熱，在數(shù)值上等于相變過程的焓變。根據(jù)式（253）可求出實際反應(yīng)條件下的反應(yīng)熱。也可利用熱容數(shù)據(jù)來進行計算。％，天然氣燃燒提供的熱量大量用于維持反應(yīng)所需的高溫，因而高溫的轉(zhuǎn)化氣和煙道氣帶走了70％的熱量。結(jié)果求得產(chǎn)物氣離開反應(yīng)器時的溫度T=822 K，最后兩次試差值的粗對誤差為2％，已滿足需要。列于下表中。對于理想氣體，等溫過程的內(nèi)能變化和顯焓變均為零。反應(yīng)熱的單位一般為kj/mol。因為焓是狀態(tài)函數(shù)，與變化途徑無關(guān)，所以可寫出非標準狀態(tài)下反應(yīng)過程的總焓變?yōu)樯鲜街猩婕暗降撵首冇腥?，分述如下。②選定物料衡算基準。由于內(nèi)能絕對值難以測定，因此焓的絕對值也難測定。對于一個設(shè)備或一套裝置來說，進、出系統(tǒng)的壓力變化不大（即相對總壓而言，壓降可忽略不什），可認為是恒壓過程。有幾個未知數(shù)則應(yīng)列出幾個獨立的方程式，這些方程式除物料衡算式外，有時尚需其他關(guān)系式，諸如組成關(guān)系約束式、化學(xué)平衡約束式、相平衡約束式、物料量比例等等。第三步，選定衡算基準。對其中某個組分i的衡算式可寫為 因為上式中均為組分i的量，分子量相同，故也可以用物質(zhì)的量來進行組分變i的衡算；惰性物質(zhì)不參加反應(yīng)，若在進，出物料中數(shù)量不變，常用來作聯(lián)系物料進行衡算，使汁算簡化。分批投料和分批出料也屬于間歇操作。裝填要均勻，避免出現(xiàn)“架橋”規(guī)象，以防止反應(yīng)工況惡化。催化劑中毒有暫時性和永久性兩種情況。多數(shù)催化劑容易受到一些物質(zhì)的毒害，中毒后的催化劑活性和選擇性顯著降低或完全失去，縮短了它的使用壽命。在一定的溫度、壓力和反應(yīng)組分長期作用下，有些催化劑的化學(xué)組成可能流失，有的化合狀態(tài)變化，都會使催化劑的活性和選擇性下降。選擇性愈高，生產(chǎn)單位量目的產(chǎn)物的原料消耗定額愈低，也愈有利于產(chǎn)物的后處理，故工業(yè)催化劑的選擇性應(yīng)較高。 三、工業(yè)催化劑使用中的有關(guān)問題在采用催化劑的化工生產(chǎn)中，正確地選擇并使用催化劑是個非常重要的問題，關(guān)系到生產(chǎn)效率和效益。（2）催化劑只能縮短達到化學(xué)平衡的時間（即加速作用），但不能改變平衡。催化劑的作用是它能與反應(yīng)物生成不穩(wěn)定中間化合物，改變了反應(yīng)途徑，活化能得以降低。工業(yè)上一個成功的例子是甲醇羰基化合成醋酸的過程。有許多反應(yīng)，雖然在熱力學(xué)上是可能進行的，但反應(yīng)速率太慢或選擇性太低，不具有實用價值，一旦發(fā)明和使用催化劑，則可實現(xiàn)工業(yè)化，為人類生產(chǎn)出重要的化工產(chǎn)品。氣體的體積受壓力影響大，故壓力對有氣相物質(zhì)參加的反應(yīng)平衡影響很大，其規(guī)律為：①對分子數(shù)增加的反應(yīng)，降低壓力可以提高平衡產(chǎn)率；②對分子數(shù)減少的反應(yīng)，壓力升高，產(chǎn)物的平衡產(chǎn)率增大；③對分子數(shù)沒育變化的反應(yīng)，壓力對平衡產(chǎn)率無影響。當(dāng)有多種反應(yīng)物參加反應(yīng)對，往往使價廉易得的反應(yīng)物過量，從而可以使價貴或難得的反應(yīng)物更多地轉(zhuǎn)化為產(chǎn)物，提高其利用率。2 溫度對反應(yīng)速率的影響 反應(yīng)速率系指單位時間、單位體積某反應(yīng)物組分的消耗量，或某產(chǎn)物的生成量。例3 設(shè)某氣相反應(yīng)為 A＋ 2B→ R，反應(yīng)前組分 A有amol，組分B有bmol，無組分R，反應(yīng)達平衡時組分A的平衡轉(zhuǎn)化率為XA，則A的轉(zhuǎn)化 量為aXAmol。只有當(dāng)真實氣體性質(zhì)接近埋想氣體時，其逸度系數(shù)接近于1，此時K?=KP，與壓力無關(guān)。對于反應(yīng)若為氣相反應(yīng)體系，其標準平衡常數(shù)表達式為式中 pA、 pB、 pR、 pS分別為反應(yīng)物組分A、 B和產(chǎn)物R、 S的平衡 分壓（其單位與P?相同）（純固體或液體取1）。解：乙烷轉(zhuǎn)化率=（80004000）/8000*100%=50% 乙烯的選擇性=（3200*30/28）/4000*100%=% 乙烯的收率=50%*%*100%=%例2 丙烷脫氫生產(chǎn)丙烯時，原料丙烷處理量為3000kg/h，丙烷單程轉(zhuǎn)化率為70%，丙烯選擇性為96%，求丙烯產(chǎn)量。所以需要用選擇性這個指標來評價反應(yīng)過釋的效率。對于不可逆反應(yīng)，關(guān)鍵組分的轉(zhuǎn)化率最大為100％；對于可逆反應(yīng)，關(guān)鍵組分的轉(zhuǎn)化率最大為其平衡轉(zhuǎn)化率。設(shè)備中進行的過程速率高，其生產(chǎn)強度就高。其單位為kg/h，t／d或kt／a，萬t/a等。組織工藝流程需要有化學(xué)、物理的理論基礎(chǔ)以及工程知識，要結(jié)合生產(chǎn)實踐，借鑒前人的經(jīng)驗。分離和精制的方法和技術(shù)是多種多樣的，通常有冷凝、吸收、吸附、冷凍、閃蒸、精餾、萃取、滲透膜分離、結(jié)晶、過濾和干燥等，不同生產(chǎn)過程可以有針對性地采用相應(yīng)的分離和精制方法。反應(yīng)溫度、壓力、濃度、催化劑（多數(shù)反應(yīng)需要）或其他物料的性質(zhì)以及反應(yīng)設(shè)備的技術(shù)水平等各種因素對產(chǎn)品的數(shù)量和質(zhì)量有重要影響，是化學(xué)工藝學(xué)研究的重點內(nèi)容。第二章 化工生產(chǎn)過程及流程第一節(jié) 化工生產(chǎn)過程及流程 2第二節(jié) 化工過程的主要效率指標 3第三節(jié) 反應(yīng)條件對化學(xué)平衡和反應(yīng)速率的影響 2第四節(jié) 催化劑的性能及使用 1第五節(jié) 反應(yīng)過程的物料衡算和熱量衡算（在化工設(shè)計中講）主要內(nèi)容：了解和掌握生產(chǎn)過程的內(nèi)容及生產(chǎn)工藝流程，掌握化工過程的主要效率指標及其計算，了解和掌握各種反應(yīng)條件及其對化學(xué)平衡和反應(yīng)速率的影響，了解和掌握催化劑、催化劑性能及使用。（2）化學(xué)反應(yīng) 通過該步驟完成由原料到產(chǎn)物的轉(zhuǎn)變，是化工生產(chǎn)過程的核心。同時要回收剩余反應(yīng)物，以提高原料利用率。2 化工生產(chǎn)工藝流程的組織工藝流程的組織或合成是化工付程的開發(fā)和設(shè)計中的重要環(huán)節(jié)。第二節(jié) 化工過程的主要效率指標 一、生產(chǎn)能力和生產(chǎn)強度（1）生產(chǎn)能力系指一個設(shè)備，一套裝置或一個工廠在單位時間內(nèi)生產(chǎn)的產(chǎn)品量，或在單位時間內(nèi)處理的原料量。生產(chǎn)強度指標主要用于比較那些相同反應(yīng)過程或物理加工過程的設(shè)備或裝置的優(yōu)劣。對干反應(yīng)反應(yīng)物A和B的轉(zhuǎn)化率分別是式中XA、XB——分別為組分A和B的轉(zhuǎn)化率；人們常常對關(guān)鍵反應(yīng)物的轉(zhuǎn)化率感興趣，所謂關(guān)鍵反應(yīng)物指的是反應(yīng)物中價值最高的組分，為使其盡可能轉(zhuǎn)化，常使其他反應(yīng)組分過量。因為，盡管有的反應(yīng)體系原料轉(zhuǎn)化率很高，但大多數(shù)轉(zhuǎn)變成副產(chǎn)物，目的產(chǎn)物很少，意味著許多原料浪費了。4質(zhì)量收率（mass yield）質(zhì)量收率的定義系指投人單位質(zhì)量的某原料所能生產(chǎn)的目的產(chǎn)物的質(zhì)量，即例1 乙烷脫氫生產(chǎn)乙烯時，原料乙烷處理量為８000kg/h，產(chǎn)物中乙烷為４000kg/h，獲得產(chǎn)物乙烯為３２00kg/h，求乙烷轉(zhuǎn)化率、乙烯的選擇性及收率。在進行這些分析和計算時，必須用到化學(xué)平衡常數(shù)，它的定義及其應(yīng)用在許多化學(xué)、化工書刊中有論述，此處僅寫出其定義式如下。由此可