精细化工基础.pptx
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1、2 2 精细化工基础精细化工基础 2.12.1概述概述(1)精细化工工艺学的主要内容:精细化工工艺学的主要内容:对具体产品,选择和确定在技术和经济对具体产品,选择和确定在技术和经济上最合理的合成路线和工艺路线;上最合理的合成路线和工艺路线;对单元反应,确定最佳工艺条件、合成技对单元反应,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、高产术和完成反应的方法,以得到高质量、高产率的产品;率的产品;产品的主要应用、产品的主要应用、商品化和发展动向。商品化和发展动向。(2 2)几个概念)几个概念合成路线合成路线工艺路线工艺路线选用什么原料,经过哪几步单元反应来选用什么原料,经过哪几步单元反
2、应来制备目的产品。制备目的产品。对原料的预处理和反应物的后处理采用哪些对原料的预处理和反应物的后处理采用哪些化工过程(如干燥、蒸馏、精馏、溶解、萃化工过程(如干燥、蒸馏、精馏、溶解、萃取等单元操作)、采用什么设备和什么生产取等单元操作)、采用什么设备和什么生产流程等。流程等。工艺条件工艺条件指反应物的摩尔比,主要反应指反应物的摩尔比,主要反应物的转化率(反应深度),反应物的浓物的转化率(反应深度),反应物的浓度、反应过程的温度、时间和压力,催度、反应过程的温度、时间和压力,催化剂和溶剂的选择和使用等。化剂和溶剂的选择和使用等。合合成成技技术术,主主要要是是指指非非均均相相催催化化技技术术、均均
3、相相络络合合催催化化、相相转转移移催催化化、光光有有机机合合成成、电电解解有机合成和酶催化等合成技术。有机合成和酶催化等合成技术。原料原料商品化商品化商品合成合成在精细化工生产中,需对所涉及的各种物在精细化工生产中,需对所涉及的各种物料的性质有充分的了解,这些性质主要有:料的性质有充分的了解,这些性质主要有:物料在一定条件下的稳定性(化学稳定物料在一定条件下的稳定性(化学稳定性、热稳定性、光稳定性和贮存稳定性等);性、热稳定性、光稳定性和贮存稳定性等);物料的熔点(凝固点)、沸点和不同温物料的熔点(凝固点)、沸点和不同温度下的蒸汽压,溶解度,是否能形成恒沸度下的蒸汽压,溶解度,是否能形成恒沸物
4、及其恒沸物的组成;物及其恒沸物的组成;密度、折光率、比热、挥发度、黏度密度、折光率、比热、挥发度、黏度等物理性质;等物理性质;闪点、爆炸范围和必要的安全措施;闪点、爆炸范围和必要的安全措施;物料的毒性,必要的防护措施和中毒物料的毒性,必要的防护措施和中毒的急救措施;的急救措施;商品规格、质量要求、添加剂的规格商品规格、质量要求、添加剂的规格和要求,包装和贮运要求,价格等。和要求,包装和贮运要求,价格等。2.2 2.2 化学计量学化学计量学(1 1)反应物的摩尔比)反应物的摩尔比指加入反应器中的几种反应物之间的物指加入反应器中的几种反应物之间的物质的量之比。质的量之比。对于大多数有机反应来说,反
5、应物的摩对于大多数有机反应来说,反应物的摩尔比并不等于化学计量比(按化学反应尔比并不等于化学计量比(按化学反应式的物质的量之比)。式的物质的量之比)。(2)(2)限制反应物和过量反应物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作中以最小化学计量数存在的反应物叫作“限制反应物限制反应物”。某种反应物的量超过某种反应物的量超过“限制反应物限制反应物”完完全反应的理论量,该反应物称为全反应的理论量,该反应物称为“过量过量反应物反应物”。过量百分数过量百分数即过量反应物超过限制反应即过量反应物超过限制反应物所需理论量部分占
6、所需理论量的百分物所需理论量部分占所需理论量的百分数。数。其中其中Ne表示过量反应物的物质的量,表示过量反应物的物质的量,Nt表示它与限制反应物完全反应所消耗的表示它与限制反应物完全反应所消耗的物质的量物质的量。(3 3)转化率(以)转化率(以x x表示)表示)某一种反应物某一种反应物A A反应消耗掉的量反应消耗掉的量NAR占其占其向反应器中输入量向反应器中输入量NA,in的百分数,叫做的百分数,叫做反应物反应物A A的转化率的转化率XA。上式中上式中NA,out表示表示A从反应器输出的从反应器输出的量,均以摩尔数表示。量,均以摩尔数表示。(4)(4)选则性(以选则性(以S S表示)表示)指某
7、一反应物转变成目的产物,其理论指某一反应物转变成目的产物,其理论消耗的摩尔数占该反应物反应中实际消消耗的摩尔数占该反应物反应中实际消耗掉的总摩尔数的百分数。耗掉的总摩尔数的百分数。未未反应物反应物合成合成原料原料产物产物 副产物副产物设设反反应应物物 A A生生成成目目的的产产物物P P,NP表表示示生生成成目目的的产产物物的的摩摩尔尔数数,p p分分别别为为反反应应物物A A和和目目的的产产物物P P的的化化学学计计量量系系数数,则则选选择择性性为为(5)(5)理论收率(以理论收率(以表示)表示)指某一反应物生成的目的产物理论消耗指某一反应物生成的目的产物理论消耗的摩尔数占输入的某一反应物摩
8、尔数的的摩尔数占输入的某一反应物摩尔数的百分数。这个收率又叫做理论收率。百分数。这个收率又叫做理论收率。转转化化率率、选选择择性性和和理理论论收收率率三三者者之之间间的的关关系是:系是:=S=S例题例题100100molmol苯胺在浓硫酸中进行焙烘磺苯胺在浓硫酸中进行焙烘磺化,反应物中含化,反应物中含8787molmol对氨基苯磺酸,对氨基苯磺酸,2 2molmol未反应的苯胺,另外还有一定数量未反应的苯胺,另外还有一定数量的焦油物的焦油物,苯胺的转化率苯胺的转化率?对氨基苯磺酸对氨基苯磺酸的选择性的选择性?对氨基苯磺酸的理论收率对氨基苯磺酸的理论收率?苯胺的转化率:苯胺的转化率:对氨基苯磺酸
9、的选择性:对氨基苯磺酸的选择性:对氨基苯磺酸的理论收率对氨基苯磺酸的理论收率:或或=S=S=87.78%98%=87.00%=87.78%98%=87.00%(6 6)重量收率(以)重量收率(以w表示)表示)理论收率一般用于计算某一反应步骤的收率。理论收率一般用于计算某一反应步骤的收率。但是在工业生产中,为了计算反应物经过预但是在工业生产中,为了计算反应物经过预处理、化学反应和后处理之后所得目的产物处理、化学反应和后处理之后所得目的产物的总收率,还常常采用重量收率的总收率,还常常采用重量收率yw,它是目它是目的产物的重量占某一输入反应物重量的百分的产物的重量占某一输入反应物重量的百分数。数。例
10、题例题100kg苯胺(纯度苯胺(纯度99%,分子量,分子量93),经焙烘磺化和精制后得),经焙烘磺化和精制后得217kg对对氨基苯磺酸钠(纯度氨基苯磺酸钠(纯度97%97%,分子量,分子量231.2231.2)。)。对氨基苯磺酸钠的理论收率对氨基苯磺酸钠的理论收率?对氨基苯磺酸钠的重量收率对氨基苯磺酸钠的重量收率?对氨基苯磺酸钠的理论收率:对氨基苯磺酸钠的理论收率:对氨基苯磺酸钠的重量收率:对氨基苯磺酸钠的重量收率:(7 7)原料消耗定额)原料消耗定额原原料料消消耗耗定定额额是是指指每每生生产产1 1t t产产品品所所消消耗耗的的各各种种原原料料的的量量(多多少少吨吨或或多多少少公公斤斤)。对
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