化工生产基础理论.ppt

4.查取手册得到有关热力学数据 各组分的标准生成焓△HFiθ和25～500℃间的平均摩尔定压热容CP,m见下表： 化学工业出版社 5.计算 ∑Hi入=-51689-2.5×225214=-614724kJ/h ∑Hi出=-0.25×51689-1.5×225214-0.5×96260- 0.25×372273+2.5×13913=-159 kJ/h △H=-457159+614724=157565 kJ/h 因此，Q=157565 kJ/h 如热量损失按5%计算，每小时提供的热量是： Q=157565 化学工业出版社 * * 应用知识与技能目标 应用知识： 1.物理因素对化学反应的影响。 2.各种工艺因素对化学反应的影响。 技能目标： 1.能对化学过程进行热力学分析； 2.能对化学反应进行动力学分析； 3.能运用所学知识对生产过程进行工艺分析。 化学工业出版社 第四节 影响化学反应过程的因素 Influencing Factors in the Chemical Reaction Process 化学工业出版社 1 2 3 4 一、物理因素分析 Physical factors 二、热力学分析 Thermodynamic Analysis 三、动力学分析 Kinetic Analysis 四、工艺参数的确定 Selection of Technological Conditions 主要内容 化学工业出版社 1.原料的影响 (1)原料的纯度与杂质 (2)原料的配比 2.反应时间的影响 4.反应物浓度的影响 5.反应压力的影响 一、物理因素分析 3.空间速度与接触时间的影响 化学工业出版社 二、热力学分析 1.化学反应可行性分析 (△G)T,p 0，反应能自发进行 (△G)T,p 0，反应不能自发进行 (△G)T,p＝0，反应处于平衡状态 2.化学反应平衡移动分析 (1)温度 吸热反应，温度升高，反应向生成物方向移动。放热反应，△H?0，温度下降，平衡向反应物方向移动， (2)压力 压力升高，反应平衡向分子数减少的方向移动 (3)反应物组成 化学工业出版社 三、动力学分析 1.温度对化学反应速率的影响 图3-5 反应速率与温度的关系 2.催化剂对反应速率的影响 催化剂是提高反应速率的一种最常用、也是很有效的办法 。 化学工业出版社 四、工艺参数的确定 1.温度的确定 (1)温度与化学反应速率的角度考虑 (2)温度变化对催化剂性能和使用影响的角度考虑 (3)温度对反应效果影响的角度来考虑 (4)温度对设备材质等因素约束的角度来考虑 2.压力的确定 (1)催化剂性能的角度考虑 (2)化学平衡的角度考虑 (3)生产安全角度考虑 化学工业出版社 四、工艺参数的确定 3.原料配比的确定 (1)从化学平衡的角度 (2)安全生产 4.停留时间的确定 (1)适当的转化率(或选择性等)所需的时间 (2) 催化剂的性能 化学工业出版社 案例1：吸热反应过程影响因素分析 -----乙苯脱氢 一、基本原理 化学工业出版社 1.反应温度 工业生产上，适宜的温度为600℃左右。 2.反应压力 降低压力有利于脱氢反应。总压则采用略高于常压以克服系统阻力，同时为了维持低压操作，应尽可能减小系统的阻力。 3.水蒸气用量 因此水蒸气与乙苯的比例应适当。一般绝热式反应器脱氢所需水蒸气量约比等温列管式反应器脱氢大l倍左右。 4.原料纯度 要求原料乙苯沸程应在135～136.5℃之间，二乙苯含量应小于0.04％。 5.空间速度 所以最佳空速范围应综合原料单耗、能量消耗及催化剂再生周期等因素选择确定。 二、工艺条件的确定 化学工业出版社 三、工艺控制方案 图3-7 乙苯脱氢控制方案图 化学工业出版社 案例2：放热反应过程影响因素分析 ---二氧化硫催化氧化转化成三氧化硫 一、二氧化硫催化氧化的基本原理 二氧化硫的氧化反应是在催化剂的存在下进行的，是一个可逆、放热及体积缩小的反应： 其平衡常数可表示为： 化学工业出版社 二、反应热力学分析 化学工业出版社 三、动力学分析 波列斯科夫方程： 化学工业出版社 四、工艺条件的确定 1.原料气组成 工业生产上最常用的原料气组成为：SO2 7％～8％，O2 10.5％～11％，N2 82％。 2.反应温度 图3-8 反应速率与温度的关系 图3-9温度与转化率的关系图 化学工业出版社 四、工艺条件的确定 3.反应压力 转化反应通常在常压下进行。 4.接触时间