【正文】 通常利用計(jì)算機(jī)進(jìn)行迭代法試差，具體試差過程從略。為了回收這些熱量，設(shè)置了許多熱交換器，以使利用煙道氣的顯熱來預(yù)熱各種原料，并采用廢熱鍋爐回收高溫轉(zhuǎn)化氣的顯熱，具體流程和設(shè)備見第后面天然氣蒸汽轉(zhuǎn)化一節(jié)。反應(yīng)器人口溫度為370℃（643K），出口溫度為780℃（1053 K），各組分在對(duì)應(yīng)溫度下的平均摩爾熱容值以及各組分在298 K的生成熱可從化工手冊(cè)查出。其中又分等容變溫和等壓變溫兩種變化過程。對(duì)于等溫變壓過程，一般用焓值表或曲線查找物質(zhì)在不同壓力下的焓值，直接求取顯焓變。標(biāo)準(zhǔn)反應(yīng)熱（ΔHR?）可在許多化學(xué)、化工文獻(xiàn)資料和手冊(cè)中查到。放熱反應(yīng)的乙ΔHR＜0，反之，吸熱反應(yīng)的ΔHR＞0。諸如蒸發(fā)熱、熔融熱、溶解熱，升華熱、晶形轉(zhuǎn)變熱等即屬于相變熱，在許多化學(xué)化工文獻(xiàn)和手冊(cè)中有各種物質(zhì)的相變熱，也可用實(shí)驗(yàn)測(cè)定。圖中TT2和pp2分別為任意狀態(tài)下的溫度和壓力，T0、p0為標(biāo)準(zhǔn)溫度、壓力。各種焓值均與狀態(tài)有關(guān)，多數(shù)反應(yīng)過程在恒壓下進(jìn)行，溫度對(duì)焓值影響很大，許多文獻(xiàn)資料、手冊(cè)的圖表、公式中給出的各種焓值和其他熱力學(xué)數(shù)據(jù)均有其溫度基準(zhǔn)，一般多以 298 K（或273 K）為基準(zhǔn)溫度。即明確系統(tǒng)及其周圍環(huán)境的范圍，從而明確物料和熱量的輸入項(xiàng)和輸出項(xiàng)。并規(guī)定處于基態(tài)的元素或純單質(zhì)的焓為“零’。而變溫反應(yīng)器的人口、出口及器內(nèi)各截面的溫度均不相同。對(duì)于穩(wěn)態(tài)流動(dòng)系統(tǒng)，始態(tài)的焓Hin為輸入的所有物料的焓之和，終態(tài)的焓Hout為輸出物料的焓之和。2穩(wěn)態(tài)流動(dòng)反應(yīng)過程的熱量衡算絕大多數(shù)化工生產(chǎn)過程都是連續(xù)操作的，有物料的輸入和輸出，屬于開口系統(tǒng)。通常將己知及計(jì)算結(jié)果列成物料收支平衡表，表格可以有不同形式，但要全面反映輸入及輸出的各種物料和包含的組分的絕對(duì)量和相對(duì)含量。第五步，設(shè)未知數(shù)，列方程式組，聯(lián)立求解。例如，可以選取一定量的原料或產(chǎn)品（1kg ，100kg ，1mol，1m3等）為基難，也可選取卑位時(shí)間（1h 、1min、1s等）為基準(zhǔn)。如果反應(yīng)過于復(fù)雜，或反應(yīng)不太明確寫不出反應(yīng)式，此時(shí)應(yīng)用上述的原子衡算法來迸行計(jì)算，不必寫反應(yīng)式。對(duì)于穩(wěn)定流動(dòng)過程，有4物料衡算步驟化工生產(chǎn)的許多過程是比較復(fù)雜的，在對(duì)其做物料衡算時(shí)應(yīng)該按一定步驟來進(jìn)行，才能給出清晰的計(jì)算過程和正確的結(jié)果、通常遵循以下步驟。對(duì)于化學(xué)反應(yīng)過程，輸入物料的總的物質(zhì)的量則不一定等于輸出物料的總的物質(zhì)的量。物料不斷地流進(jìn)和流出系統(tǒng)。其特點(diǎn)是在反應(yīng)過程中濃度等參數(shù)隨咐間而變化。在化工原理課程中已學(xué)過除反應(yīng)過程以外的化工單元操作過程的物料、熱量衡算，所以本節(jié)只涉及反應(yīng)過程的物料、熱量衡算。在運(yùn)輸和貯藏中應(yīng)防上其受污染和破壞；固體催化劑在裝填于反應(yīng)器中時(shí)，要防止污染和破裂。催化劑積碳可通過燒碳再生。3催化劑的失活和再生引起催化劑失活的原因較多，對(duì)于絡(luò)合催化劑而言，主要是超溫，大多數(shù)配合物在250℃以上就分解而失括；對(duì)于生物催化劑而言，過熱、化學(xué)物質(zhì)和雜菌的污染、PH值失調(diào)等均是矢活的原因；對(duì)于固體催化劑而言，其失活原因主要有：①超溫過熱，使催化劑表面發(fā)生燒結(jié)，晶型轉(zhuǎn)變或物相轉(zhuǎn)變；②原料氣中混有毒物雜質(zhì)，使催化劑中毒；③有污垢覆蓋催化劑表面。（4）其他 如廉價(jià)、易得、無毒、易分離等。系指催化劑對(duì)有毒物質(zhì)的抵抗力或耐受力。③機(jī)械穩(wěn)定性。系指催化劑的化學(xué)組成和化合狀態(tài)在使用條件下發(fā)生變化的難易。（3）壽命 系指其使用期限的長短，壽命的表征是生產(chǎn)單位量產(chǎn)品所消耗的催化劑量，或在滿足生產(chǎn)要求的技術(shù)水平上催化劑能使用的時(shí)間長短，有的催化劑使用壽命可達(dá)數(shù)年，有的則只能使用數(shù)月。（2）選擇性 系指反應(yīng)所消耗的原料中有多少轉(zhuǎn)化為目的產(chǎn)物?；钚栽礁邉t原料的轉(zhuǎn)化率愈高。金屬催化劑、氧化物催化劑和硫化物催化劑等是固體催化劑，它們是當(dāng)前使用最多最廣泛的催化劑，在石油煉制、有機(jī)化工、精細(xì)化工、無機(jī)化工、環(huán)境保護(hù)等領(lǐng)域中廣泛采用。（3）催化劑具有明顯的選擇性，特定的催化劑只能催化特定的反應(yīng)。因此催化劑在生產(chǎn)過程中可以在較長時(shí)間內(nèi)使用。能明顯降低反應(yīng)速率的物質(zhì)稱為負(fù)催化劑或阻化劑。一、催化劑的基本特征在一個(gè)反應(yīng)系統(tǒng)中因加入了某種物質(zhì)而使化學(xué)反應(yīng)速率明顯加快，但該物質(zhì)在反應(yīng)前后的數(shù)量和化學(xué)性質(zhì)不變，稱這種物質(zhì)為催化劑。（4）催化劑在能源開發(fā)和消除污染中可發(fā)揮重要作用。（3）催化劑有助于開發(fā)新的反應(yīng)過程，發(fā)展新的化工技術(shù)。當(dāng)采用了銀催化劑后，則促使乙烯選釋性地氧化生成環(huán)氧乙烷，它可用于制造乙二醇、合成纖維等許多實(shí)用產(chǎn)品。（1）提高反應(yīng)速率和選擇性。四、停留時(shí)間的影響停留時(shí)間是指物料從進(jìn)入設(shè)備到離開設(shè)備所需要的時(shí)間，若有催化劑存在指物料與催化劑的接觸時(shí)間，單位用秒（S）表示。三、壓力的影響一般來說，壓力對(duì)液相和固相反應(yīng)的平衡影響較小。提高溶液濃度的方法有：對(duì)于液相反應(yīng)，采用能提高反應(yīng)物溶解度的溶劑，或者在反應(yīng)中蒸發(fā)或冷凍部分溶劑等；對(duì)于氣相反應(yīng)，可適當(dāng)壓縮或降低惰性物的含量等。二、濃度的影響根據(jù)反應(yīng)平衡移動(dòng)原理，反應(yīng)物濃度越高，越有利于平衡向產(chǎn)物方向移動(dòng)。溫度升高時(shí)。故只有降低溫度才能使平衡產(chǎn)率增高。應(yīng)注意，上式中總壓P與標(biāo)準(zhǔn)態(tài)壓力P?的單位應(yīng)相同。下面舉兩個(gè)汁算平衡轉(zhuǎn)化率和平衡產(chǎn)率的例子。只有當(dāng)溶液濃度很稀時(shí)，才能用式（229）來計(jì)算平衡常數(shù)。由此可推導(dǎo)出K?只與溫反有關(guān)，而與壓力無關(guān)，但KP和Kγ與溫度和壓力均有關(guān)。另外，在較早出版的書刊文獻(xiàn)中，壓力單位多用“atm（標(biāo)準(zhǔn)大氣壓）”，所以組分的平衡分壓單位也用atm，標(biāo)準(zhǔn)態(tài)壓力P?=latm，故平衡常數(shù)的表達(dá)式則變成因此，在查找文獻(xiàn)和手冊(cè)中的平衡常數(shù)時(shí)，一定要注意Kp的表達(dá)式是何種形式 。在進(jìn)行這些分析和計(jì)算時(shí)，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。隨著反應(yīng)的進(jìn)行，正反應(yīng)速率降低，逆反應(yīng)速率升高，所以凈反應(yīng)速率不斷下降直到零。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(shí)，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。3收率（產(chǎn)率，yield）收率亦稱為產(chǎn)率，是從產(chǎn)物角度來描述反應(yīng)過程的效率。因?yàn)?，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(fèi)了。但對(duì)于采用循環(huán)流程（見圖29）的過程來說，則有單程轉(zhuǎn)化率和全程轉(zhuǎn)化率之分。對(duì)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(duì)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(jià)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。二、轉(zhuǎn)化率、選擇性和收率（產(chǎn)率）化工總過程的核心是化學(xué)反應(yīng)，提高反應(yīng)的轉(zhuǎn)化率、選擇性和產(chǎn)率是提高化工過程效率的關(guān)鍵。生產(chǎn)強(qiáng)度指標(biāo)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。由于技術(shù)水平不同，同類設(shè)備或裝置的設(shè)計(jì)能力可能不同，使用設(shè)計(jì)能力大的設(shè)備或裝置能夠降低投資和成本，提高生產(chǎn)率。第二節(jié) 化工過程的主要效率指標(biāo) 一、生產(chǎn)能力和生產(chǎn)強(qiáng)度（1）生產(chǎn)能力系指一個(gè)設(shè)備，一套裝置或一個(gè)工廠在單位時(shí)間內(nèi)生產(chǎn)的產(chǎn)品量，或在單位時(shí)間內(nèi)處理的原料量。功能分析法 是縝密地研究每個(gè)單無的基本功能和基本屬性，然后組成幾個(gè)可以比較的方案以供選擇。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(jì)中的重要環(huán)節(jié)。將原料轉(zhuǎn)變成化工產(chǎn)品的工藝流程稱為化工生產(chǎn)工藝流程（或?qū)⒁粋€(gè)過程的主要設(shè)備、機(jī)泵、控制儀表、工藝管線等按其內(nèi)在聯(lián)系結(jié)合起來，實(shí)現(xiàn)從原料到產(chǎn)品的過程所構(gòu)成的圖）。同時(shí)要回