化工计算 教学课件 作者 张桂军 薛雪 主编 薛叙明 主审第三章化工过程参数.ppt

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1、第三章化工过程参数本章要求1.掌握评价化工生产效果的常用指标及计算方法；2.掌握工艺技术经济指标及计算方法；主要内容生产能力和生产强度转化率限制反应物与过量反应物产率和选择性收率消耗定额第一节评价化工生产效果的常用指标一、生产能力和生产强度1.生产能力⑴定义：生产能力是指生产装置每年生产的产品量，单位为⑵分类：设计能力、查定能力和现有能力。①设计能力是指在设计任务书和技术文件中所规定的生产能力，根据工厂设计中规定的产品方案和各种数据来确定。通常新建化工企业竣工投产后，要经过一段时间运转，熟悉和掌握生产技术后才能达到规定的设计能力。②查定能力一般是指老企业在没有设计能力数据，或虽原有

2、设计能力，但由于企业的产品方案和组织管理、技术条件等发生了重大变化，致使原设计能力已不能正确反映企业实际生产能力可达到的水平，此时重新调整和核定的生产能力。它是根据企业现有条件，并考虑到查定期内可能实现的各种技术组织措施而确定的。③现有能力现有能力又称计划能力，指在计划年度内，依据现有的生产技术组织条件及计划年度内能够实现的实际生产效果，按计划期内产品方案计算确定的。注意：这三种生产能力在实际生产中各有不同的用途，设计能力和查定能力是用作编制企业长远规划的依据，现有能力是编制年度生产计划的重要依据。第一节评价化工生产效果的常用指标2．生产强度生产强度指的是单位特征几何量的生产能力，

3、例如单位体积或单位面积的设备在单位时间内生产得到的目的产品数量(或投入的原料量)，单位是kg•m-3•h-1、t•m-3•d-1或kg•m-2•h-1、t•m-2•h-1等。催化化学反应设备的生产强度常用催化剂的空时产率(或称时空收率)来表示，即单位时间内，单位体积(或单位质量)催化剂所能获得的目的产物的数量，可表示为kg／(h·m3催化剂)、t／(d，m3催化剂)或kg／(h．kg催化剂)、t／(d·kg催化剂)等。第一节评价化工生产效果的常用指标二、转化率1.定义转化率是反应物料中的某一反应物在一个系统中参加化学反应的量占其通入系统总量的百分数，它表示了化学反应进行的程度。2.

4、表达式3.分类根据研究的系统不同，工业生产中转化率分为有单程转化率和总转化率，单程转化率是以生产过程中的反应器为系统⑴单程转化率单程转化率=⑵总转化率第一节评价化工生产效果的常用指标三、限制反应物与过量反应物1.限制反应物化学反应原料不按化学计量比配料时，其中以最小化学计量数存在的反应物称为限制反应物。2.过量反应物不按化学计量比配料的原料中，某种反应物的量超过限制反应物完全反应所需的理论量，该反应物称为过量反应物。3.过量百分数过量反应物超过限制反应物所需理论量的部分占所需理论量的百分数。通常以此来表示过量反应物的过量程度。其计算方法有两种⑴用化学计量数计算：过量%=第一节评价化

5、工生产效果的常用指标第一节评价化工生产效果的常用指标（2）用反应物量计算过量百分数由定义式也可表示为：过量反应物的转化率总是小于限制反应物的转化率，一般没有特别说明的情况下转化率是指限制反应物的转化率，它可以用作衡量反应完全程度的标准。4.举例第一节评价化工生产效果的常用指标例3-1：用磨碎的矾土矿与硫酸反应制得硫酸铝，反应式如下：矾土矿中含Al2O355.4%（质量分数），硫酸溶液的浓度为77.7%（质量分数）。以1080kg矾土矿和2510kg硫酸溶液为原料，生产出1798kg纯的硫酸铝产品。求⑴反应物料中哪一种反应物为过量反应物？⑵过量反应物的过量百分数为多少？⑶过量反应物的

6、转化率是多少？⑷限制反应物的转化率为多少？第一节评价化工生产效果的常用指标⑴过量反应物的判断计算各反应物的化学计量数Al2O3的化学计量数：5.87H2SO4的化学计量数：所以H2SO4为过量反应物⑵过量反应物H2SO4的过量百分数的计算H2SO4的化学计量数：第一节评价化工生产效果的常用指标⑶生产5.26kmolAl2(SO4)3需消耗硫酸的量则硫酸的转化率为：⑷限制反应物即Al2O3的转化率从本题可看出，限制反应物的转化率为90%，过量反应物的转化率仅为79.4%，限制反应物的转化率远比过量反应物的转化率大，它才是真正表达了反应的完全程度。第一节评价化工生产效果的常用指标三、产

7、率和选择性1.产率产率指的是化学反应过程中得到目的产品的百分数。常用的产率指标为理论产率。理论产率是以产品的理论产量为基础来计算的产率，即化学反应过程中实际所得目的产品量占理论产量的百分数。一般情况下，实际得到的目的产品数量只会比理论产量小，因此理论产率总是小于100%。根据计算目的产品理论产量的基准不同，理论产率又有两种不同的表示方法。2.选择性3.单程收率选择性和单程收率的关系：选择性×单程转化率＝单程收率四、收率收率泛指一般的反应过程及非反应过程中得到的目的产品