化工生产技术（高教出版社) 02第2章化工生产过程分析

《化工生产技术（高教出版社) 02第2章化工生产过程分析》由会员上传分享，免费在线阅读，更多相关内容在行业资料-天天文库。

1、知识目标l了解化工工艺管理及生产过程检测与操作控制；l理解化工生产消耗定额等工艺指标的概念和计算；l掌握化工生产过程的热力学、动力学分析原理和方法；l掌握化工生产过程影响因素分析方法。能力目标l能够确定和计算化工生产转化率、选择性、消耗定额等；l能够对化工生产过程进行热力学、动力学分析评价；l能够分析判断影响化工生产过程的各种因素。第二章化工生产过程分析与组织第一节化工生产工艺指标一、反应时间和操作周期1.反应时间反应时间也即停留时间或接触时间，对于气固相或液固相催化反应，用原料气在反应条件下的空间速度的倒数来表示。（1）空间速度指在单位时间内，每单位体积的催化

2、剂上所通过的反应物的体积流量（在标准状态下），单位为标准米3／米3催化剂·小时，简写成[h]-1。空间速度简称空速，常用SV表示，其计算式为:式中—反应气体在标准状态下的体积流量，m3／h——催化剂的体积，m3空速不仅影响反应的完全程度和副反应的进行，而且也决定着生产能力，生产中必须注意选择适宜的空速。（2）接触时间是指反应物料（蒸汽或气体）在催化剂上的停留时间又称停留时间。常用τ表示，单位为秒，s，可用下式计算：式中——催化剂的体积，m3——反应气体在操作条件下的体积流量，m3／h。接触时间与空间速度有着密切的关系。空间速度越大，接触时间越短；反之，空间速度越

3、小，接触时间越长。因此，在生产中常用它们来配合温度、压力等反应条件进行工艺控制。【例2.1.1】某低压法合成甲醇装置，生产能力为95000t／a,操作压力5MPa，41温度523K，铜基触媒装填量44.9m3，进塔合成气（新鲜气和循环气）为280000Nm3／h。计算通入合成气的空间速度和在催化剂上的接触时间。解：=280000（Nm3／h）=44.9（m3）通入合成气的空间速度为：在操作条件下，即P=5MPa，T=523K,合成气的体积流量为：接触时间2.操作周期在化工生产中，一种产品从原料准备、投料升温、各步单元反应，直到出料，所有操作时间之和为操作周期，也

4、叫生产周期。二、生产能力与生产强度生产能力与生产强度是评价化工生产效果的重要指标之一。1．生产能力生产能力是指一台设备、一套装置或是一个工厂，在单位时间内生产的产品量或处理的原料量，表示为kg／h、t／d、kt／a或万t／a。例如，一台管式裂解炉一年可生产乙烯产品5万t．即50kt／（a·台）；年产5000t聚乙烯醇的生产装置，表示该装置一年可以生产5000t的聚乙烯醇产品；又如年产30万t合成氨的工厂，指的是该厂一年能生产30万t的合成氨产品。原料处理量也称为加工能力。如处理原油为500万t／a的炼油厂，是指每年可将500万t原油加工炼制成各种油品。生产能力有

5、设计能力、核定能力和现有能力之分。设计能力是设备或装置在最佳条件下可达到最大的生产能力，即设计任务书规定的生产能力。核定能力是在现有条件的基础上结合实现各种技术、管理措施确定的生产能力。现有能力也称作计划能力，是根据现有生产技术条件和计划年度内能够实现的实际生产效果，按计划产品方案计算确定的生产能力。设计能力和核定能力是编制企业长远规划的依据，而现有生产能力则是编制年度生产计算的重要依据。2．生产强度41生产强度指单位容积或单位面积（或底面积）的设备在单位时间内生产的产品量或加工的原料量，其单位是kg／（h·m3）、t／（h·m3）、kg／（h·m3）、t／（h

6、·m3）。具有相同化学或物理过程的设备（装置），可用生产强度指标比较其优劣。设备内进行的过程速率越快，该设备的生产强度就越高，设备生产能力也就越大。如催化反应装置的生产强度，常用时空收率表示。时空收率是指单位时间内、单位体积（质量）催化剂所能获得的产品量，记作kg／（h·m3催化剂）或kg／（h·kg催化剂）。例如，醋酸乙烯酯的合成，乙炔气相法的时空收率为1～2t／（d·m3催化剂）；乙烯气相法为6～7t／（d·m3催化剂）。显然，乙烯气相法设备的生产强度比较高。三、反应转化率、选择性和收率衡量化学反应进行的程度及其效率，常用转化率、选择性及收率等指标。是化学反

7、应工程的几个专门名词，它们和物料衡算有密切关系。1.反应转化率转化率是某种反应物转化掉的量占投入该反应物总量的百分数。反映了原料通过反应器之后产生化学变化的程度。转化率愈高说明产生化学变化的原料在总投料量中所占比例愈大。一般情况下，通入系统的每一种原料都不大可能全部参加化学反应，也就是说，转化率通常小于1OO％。工业生产中有单程转化率和总转化率，它们的区别在于系统划分的不同，单程转化率以生产过程中的反应器为系统，其表达式为：总转化率是以整个生产过程为系统，其表达式为：对于可逆平衡反应，当反应达到平衡时的转化率为平衡转化率，其表达式为：平衡转化率是在一定条件下，某

8、种原料参加某一化学反应的