工艺学-第二章 精细化工工艺基础

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1、2.1概述2.2化学计量学2.3气固相接触催化2.4均相络合（配位）催化2.5相转移催化反应2.6光有机合成2.7电解有机合成2.8精细化工产品生产所采用的特殊技术和新技术第二章精细化工工艺基础12.1概述一、化工工艺学的主要内容*①对具体产品选择和确定在技术上和经济上最合理的合成路线和工艺路线；②对单元反应确定最佳工艺条件、合成技术和完成反应的方法，以得到高质量、高收率的产品；③了解该产品的主要应用及发展动向。2合成路线：指的是选用什么原料，经由哪几步单元反应来制备目的产品。工艺路线：指的是对原料的预处理（提纯、粉碎、干燥、熔化

2、、溶解、蒸发、汽化、加热、冷却等）和反应产物的后处理（蒸馏、精馏、吸收、吸附、萃取、结晶、冷却、过滤、干燥等）应采用哪些化工过程（单元操作）、采用什么设备和什么生产流程等。返回3反应（工艺）条件：指的是反应物的分子比、主要反应物的转化率（反应深度）、反应物的浓度、反应过程的温度、时间和压力以及反应剂、辅助反应剂、催化剂和溶剂的使用和选择等。结合到生产过程中，主要讨论影响反应的因素。合成技术：主要指的是非均相接触催化、相转移催化、均相络合催化、光有机合成和电解有机合成以及酶催化等，这些技术在部分产品制造中得到应用。完成反应的方法：是

3、指间歇操作和连续操作的选择、反应器的选择和设计。返回4二、完成精细化学品的生产应了解的物料性质1.物料在一定条件下的化学稳定性、热、光稳定性及储存稳定性（包括与空气和水长期接触的稳定性）等；2.物料在水中的溶解度、水在液态物料中的溶解度、物料与水是否形成共沸物以及共沸温度和共沸物的组成等。3.密度、折光率、比热、导热系数、蒸发热、挥发性和粘度等。4.闪点、爆炸极限和必要的安全措施等。5.物料的毒性、对人体的危害性、在空气中的允许浓度、必要的防护措施以及中毒的急救措施。6.物料的商品规格、各种杂质和添加剂的允许含量、价格、供应来源、

4、包装和贮运要求等。52.2化学计量学化学计量学就是研究反应物系组成改变的数学关系的科学。单一反应化学计量式物料的摩尔比：加入反应器中的几种反应物之间的摩尔比限制反应物和过量反应物：化学反应物不按化学计量比投料时，其中以最小化学计量数存在的反应物叫做限制反应物；而某种反应物的量超过限制反应物完全反应的理论量，则该反应物称为过量反应物。过量百分数：Ne表示过量反应物的摩尔数，Nt表示它与限制反应物完全反应所消耗的摩尔数，则过量百分数为：过量%=6转化率：选择性：理论收率：质量收率：原料消耗定额：单程转化率和总转化率：7转化率：某一种反

5、应物A（关键组分）反应掉的量NAR占向反应器中输入量NAin的百分数称反应物A的转化率XA：选择性：指的是某一反应物转变成目的产物时，理论消耗的摩尔数占该反应物在反应中实际消耗的总摩尔数的百分比。设反应物A生成目的产物P，Np表示生成目的产物的摩尔数，a，p分别为反应物A和目的产物P的化学计量系数，则选择性S为：8理论收率：指的是生成目的产物的摩尔数占输入的反应物的摩尔数的百分比，用y表示：质量收率：是目的产物的质量占某一输入反应物质量的百分数：原料消耗定额：指每生产1吨产品需要消耗多少吨（或Kg）各种原料量。对于主要反应物来说，

6、它实际上就是质量收率的倒数。9单程转化率和总转化率：设NRA，in和NAR，out表示反应物A输入和输出反应器的摩尔数，NSA，in和NAS，out表示反应物A输入和输出全过程的摩尔数，则：10例1氯苯二硝化为二硝基氯苯ClC6H5+2HNO3→ClC6H3(NO2)2+2H2O物料名称化学计量比（系数）投料摩尔数投料摩尔比投料化学计量数氯苯15.0015硝酸210.702.145.35因此，氯苯是限制反应物，硝酸是过量反应物：或11例2l00mol苯胺在用浓硫酸进行烘焙磺化时，反应产物中含87mol对氨基苯磺酸，2mo1未反应的

7、苯胺，另外还有一定数量的焦油物，则得：生成对氨基苯磺酸的选择性：生成对氨基苯磺酸的理论收率：y=S·X=98%·88.78%=87.00%或12例3.100kg苯胺（纯度98%，分子量93）经焙烘磺化和精制后得217kg对氨基苯磺酸钠（纯度≥97%，分子量231.2），则按苯胺计：对氨基苯磺酸钠的质量收率对氨基苯磺酸钠的理论收率13例4在苯的一氯化制氯苯时，为了减少副产二氯苯的生成量，每100mol苯用40mol氯，反应产物中含38mol氯苯、1mol二氯苯，还有61mol未反应的苯，经分离后可回收60mol苯，损失1mol苯。如

8、下图所示。求苯的单程转化率、总转化率、生成氯苯的选择性及生成氯苯的总收率。14或97.50%×97.44%=95.00%152.3气—固相接触催化2.3.1概述气—固相接触催化反应：是将气态反应物在一定的温度、压力下连续地通过固体催化剂的表面而完成