第2章精细化工工艺基本理论.ppt

* * 2.2 化学反应的计量学 反应物的摩尔比 限制反应物和过量反应物 过量百分数 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 转化率XA--转化率表征原料的转化程度，反映了反应进度。 选择性S--它表达了主、副反应进行程度的相对大小 理论收率Yp-- 转化率、选择性、理论收率的关系 化工过程的主要效率指标 转化率XA 选择性S 理论收率Yp 转化率、选择性、理论收率的关系 化工过程的主要效率指标 原料消耗定额 每生产一吨产品需要消耗的各种原料的量（吨或千克）叫做原料消耗定额。对主要反应物来说，它实际上就是质量收率的倒数。 质量 100kg 163.5kg 纯度 99％ ≥98％ 相对分子量 93 231.2 例： 苯胺的消耗定额＝100×99%/163.5×98%＝0.618t＝618kg 单程转化率(X单)和总转化率(X总) ， ——反应物A输入和输出反应器的物质的量 ， ——反应物A输入和输出全过程的物质的量 X单＝ nA,in R nA,out R nA,in R － ×100％ X总＝ nA,in S nA,out S nA,in S － ×100％ nA,out R nA,in R nA,out S nsA,in S * 例：在苯一氯化制氯苯时，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，如下图所示： 一、反应器要求及特点 化学反应器在结构和材料上必须满足以下要求： （1）对反应物料（特别是非均相的气液反应物、液液反应物、气固反应物、液固反应物、气液固三相反应物）提供良好的传质条件，便于控制反应物系的浓度分布，以利于反应的顺利进行； （2）对反应物料（特别是强放热或强吸热的反应物系）提供良好的传热条件，便于热效应的移除或供给，以利于反应物系的温度控制； （3）在反应的温度、压力和介质条件下，具有良好的力学强度和耐腐蚀性能； （4）能适应反应器的操作方式（间歇操作或连续操作）。 2.3 化学反应器 图2-2 图2-3 管式反应器 30m3催化磁力反应釜设计图 型式 图号 结构特点 适用场合及应用举例 立式搅拌锅 2-4a 标准型,带椭圆底或折边球形底 在液体介质内进行的各种反应 2-4b 带锥形底 结晶形产物或需静止分层的产物 2-4c 半球形底 压热反应,如氨化、水解等加压下的反应 图2-4 双桨式（单桨式） 框锚式 叶片 锚式 直叶涡轮 框式 单螺带 螺杆 双螺带 各种搅拌器形式 图2-5 型式 图号 结构特点 适用场合及应用举例 卧式反应锅 2-6a 卧式圆筒内设搅拌 带固体沉淀物的反应，如β-氯蒽醌的氨化 2-6b 圆筒形，内设钢球或磁球，筒体旋转 需要不断粉碎结块固体的场合，用于固体缩合反应等 图2-6 型式 图号 结构特点 适用场合及应用举例 管式反应器 1-3a 水平管式 气相或均液相反应，如水解反应等 1-3b 垂直排管 气液相反应，带悬浮固体的液固或气液固反应，如液相催化加氢还原 1-3c 环形管内设搅拌器 非均液相反应，如芳烃液相氧化或烷基化反应。 d 型式 图号 结构特点 适用场合及应用举例 管式反应器 2-7a 水平管式 气相或均液相反应，如水解反应等 2-7b 垂直排管 气液相反应，带悬浮固体的液固或气液固反应，如液相催化加氢还原 2-7c 环形管内设搅拌器 非均液相反应，如芳烃液相氧化或烷基化反应。 2-7d 水平管带螺杆搅拌器 粘稠物料与半固体物料的反应 图2-7 管式反应器 型式 图号 结构特点 适用场合及应用举例 塔式反应器 2-8a 圆柱形塔体内设挡板及鼓泡器 气液相反应，汽液固三相反应，如芳烃液相氧化及烃化反应．硝基物加氢还原 2-8b 塔内部有填充物 气体的化学吸收．苯的沸腾氯化制氯苯 2-8c 塔体内部有塔板结构 气液相逆流操作的反应，要求伴随蒸馏的化学反应，如酯化反应及异丙苯氧化反应 2-8d 塔体内部有搅拌装置或脉冲振动装置 气液、液液、液固等均相反应及要求伴随萃取的化学反应，如硝化废酸的萃取 图2-8 型式 图号 结构特点 适用场合及应用举例 固定床反应器 1-5a 单简体内装催化剂 气固、液固、气液固相催化反应．如硝基物气相加氢还原及液相加氢还原 1-5b 列管式，管内装催