§1.1化工生产过程中的常用指标

第一节 化工生产过程中的常用指标 【备课时间】2011年2月17日14:56:38 【学习目标】 1、 掌握化工生产中的常用指标：转化率、产率、收率、消耗定额、空间速度、接触时间的概念及其计算。 【自学指导】 有机反应的特点：反应速度慢、副反应比较多。为了加快反应速度，常用的方法是使用工业催化剂。有机反应的优劣状况如何，常用有机反应的转化率、产率、收率来衡量。转化率是加入反应器的反应物（原料）有多少参加了反应；产率是参加反应的反应物有多少转变成所需要的目的产物；收率是指参加了反应，并且转变为目的产物的多少。 转化率和产率是从不同角度来 表 关于同志近三年现实表现材料材料类招标技术评分表图表与交易pdf视力表打印pdf用图表说话 pdf 示某一反应的进行情况，转化率仅表示投入的原料总量在反应中的转化程度，它不表明这些生成物是目的产物还是副产物。有时，转化率很高，但得到的目的产物并不多，所消耗的原料大都转化成了副产物；产率只说明被转化的原料中生成目的产物的程度，但不说明有多少原料参加了反应。有时反应的产率很高，但原料的转化率很低，目的产物的生成量很少，这表明投入反应器的原料只有很少的量参加了反应，但参加反应的原料几乎全部转化成了目的产物，仅有少量变为副产物。在实际生产中，我们总希望在获得高转化率的同时，也要获得较高的产率，为了描述这两个方面的关系，我们常采用收率这个概念。 1、 转化率、产率、收率 (一）转化率：表示反应物参加反应的程度，是指某一反应物参加反应的量占其加入量的百分率。 转化率： 注意：只有反应物才有转化率 例题1（P5例1-1） 乙炔和氯化氢加成生产氯乙烯，同时有二氯乙烷的副反应。加入反应器中的乙炔1000kg/h，氯化氢1474kg/h。从反应器输出的产物气中，未反应乙炔10kg/h,未反应的氯化氢56kg/h，生成氯乙烯2332kg/h，生成二氯乙烷76kg/h.计算乙炔和氯化氢的摩尔比，乙炔、氯化氢的转化率各是多少？ 结论：①某反应物过量越多，自身的转化率越低，但提高另外一种反应物的转化率。 ②转化率的意义：反应物参加反应的程度。 （二）产率： 【思考】①转化率高，是不是生成目的产物就多？ ②有机反应的特点是什么？（副反应多） 主反应： aA+bB=pP+qQ 主产物（目的产物） 副反应： a'A+b'B=rR+sS 副产物 （有时有中间产物） (1) 理论产量：按化学方程式计算的产物产量。 aA+bB=pP+qQ aMA pMP mA反 mp理（A反） aMA: pMP= mA反：mp理（A反） 所以： 有机化合物的反应复杂，其分子中各个原子或原子团之间都可能发生反应，除参加主反应外，同时，还参加一些副反应，生成副产物，目的产物的实际产量比理论产量要少。某反应物参加主反应的量越多，则由该反应物所生成的目的产物的实际产量占理论产量的百分数就越大。 （2）产率(选择性）： 1、定义：是指某一产物的实际产量占按某一反应物参加反应的总量计算，所得到的该产物的理论产量的百分率，称为这种产物对应于该反应物的产率。（注意：只有产物才有产率） 2、公式： 即： 主产物→主产率 3、分类：产率 （按生成产物的类别分类） 副产物→副产率 ①主产率：某反应物参加主反应的量占该反应物总反应量的百分率。 对主反应： aA+bB=pP+qQ （主反应） aMA pMP mA主反 mp实 aMA: pMP= mA主反：mp实 而 所以： 即： ②副产率：某反应物参加副反应的量占该反应物总反应量的百分率。 对副反应： a'A+b'B=rR+sS a'MA rMR mA副反 mR实 a'MA ：rMR=mA副反：mR实 而 产率的实质：某反应物发生主反应、副反应的分配率。 【例题2】P7-例2据例1数据，计算按乙炔计的氯乙烯产率和二氯乙烷产率，并按 进行验算。 【例题3】P8-例3据例1数据，计算按氯化氢计的氯乙烯产率和二氯乙烷产率，并按 进行验算。 结论：①由于主副反应的化学计量数不同，同一产物按不同反应物计算的理论产量不同，其产率也不同。 ②同一产物按生成该产物的反应式中化学计量数（相对其它反应）较大的反应物计算的产率较大。 主收率 （3） 收率： 主产率 转化率 参与主反应（主反应量）→主产物 反应量 加入的原料量 参与副反应（副反应量）→副产物 未反应量 副产率 副收率 1、 定义：是指某一产物的实际产量占按某一反应物加入量计算所得到该产物理论产量的百分率。 2、 表达式： 3、转化率X、产率Y、收率Z的关系: 所以： 即 【例题4】P9例1-4，依据例题1的有关数据，计算按乙炔计的氯乙烯收率，并按 规律进行验算。 （4） 质量收率（Zm)： 1.定义：得到某产物的实际质量占加入原料质量的百分率。常用于物理加工过程（如蒸馏）。 2、表达式： 3、适用范围：物理过程、复杂化学过程。 【例题5】P9例1-5输入10000kg/h煤油进行裂解，得到乙烯2500kg/h，丙烯1450kg/h，计算乙烯的质量收率和丙烯的质量收率。 2、 消耗定额 1、 消耗定额：是指生产单位质量产品所消耗的原料（包括辅助原料）量和水、点、汽等的量。 2、 表达式： 3、 空间速度和接触时间 （1） 空间速度： 1、 空间速度：（空速）单位时间内通过单位体积催化剂的反应混合气的 标准 excel标准偏差excel标准偏差函数exl标准差函数国标检验抽样标准表免费下载红头文件格式标准下载 状态下的体积。 或者通过单位体积催化剂的反应混合气在标准状态时的体积流量。 2、符号表示：SV 单位：m3/m3.h 简写 3、公式： ( 反应混合气在标准状态下的体积流量m3/h； 催化剂的堆体积） （二）接触时间 1、接触时间：反应混合气在反应状态时与催化剂的接触时间。 2、符号表示： 单位：S 3、公式： （ 为反应混合气在反应条件时的体积流量m3/h。） （三）空间速度与接触时间的换算关系： ∵ EMBED Equation.KSEE3 \* MERGEFORMAT ∴ 空间速度与接触时间成反比。 【例题6】P10例1-6进入甲醇合成塔的反应混合气（标准状态）为280000m3/h，塔内装催化剂14m3,塔内反应压力为5MPa,反应温度为250℃，计算反应混合气通过催化剂的空间速度和在催化剂上的接触时间。 （4） 空间速度对生产工艺的影响规律： 1、 空间速度增大，接触时间缩短，反应物的转化率降低。 2、 空间速度增大，接触时间缩短，连串深度副反应减少，深度副反应产物的产率降低，主产物的产率相对增加。 3、 空速增大，主产物收率和主产物生产能力成峰形变化（由低到高，又转为降低）。一般情况，主收率峰值所对应的空速值为适宜空速。 【高考真题与检测】 1、 选择题 1、（05山东26）、衡量催化剂生产能力的指标是（ ） A、转化率 B、空时产量 C、主产率 D、收率 2、（06山东32）．能表示催化剂选择性大小的指标是( )。 A．转化率 B．比活性 C。空时产量 D．主产率 3、（07山东30）.某一反应物参加反应的量占其加入量的百分率称为( )。 A．产率 B.转化率 C．收率 D．质量收率 4、（08山东29）．对反应C2H4+302→2C02+2H20，以乙烯计C02和H20的产率的关系是 A．YCO2>YH2O B. YCO2＜YH2O C．YCO2=YH2O D．无法判断 5、（09山东26）、表示反应物参加反应程度的指标是（ ） A.转化率 B.产率 C.收率 D.消耗定额 6、（09山东34）、空间速度是化工生产过程中常用指标之一，其选择的依据是（ ） A.最大转化率 B.最大主产率 C.收率峰值 D. 主收率峰值 7、（10-25）．下列说法错误的是 A.只有反应物才有转化率 B.只有产物才有产率 C.空间速度与接触时间成正比 D.目的产物的实际产量比理论产量要少 8、(10-27)．主收率与副收率之和等于 A.理论产量 B.主产率 C.副产率 D.转化率 1．适宜空速所对应的 A．转化率最小 B．生产率是最大 C．主收率峰值 D．主产物生产能力峰值 2. 表示反应物反应的程度的指标是( ) A.转化率 B.产率 C.收率 D.生产率 3. 按化学反应方程式计算的产物产量是 A.实际产量 B.空时产量 C.理论产量 D.产量 4.某一产物的实际产量占按某一反应物加入量计算所得到该产物理论产量得百分率，称为这种产物对应于该反应物的 A.转化率 B.产率 C.收率 D.主产率 5、化工生产中，当空间速度减小时，其接触时间(τ)、反应转化率(X)、主产物的产率(Y)变化情况一般为 A．τ减少，X降低，Y增大 B．τ减少，X增大，Y增大 C．τ增大，X降低，Y增大 D．τ增大，X增大，Y减小 6．同一化学反应中，不同产物的产率之间的关系是（ ） A．相等 B．不相等 C．产率之和等于1 D．无法比较 7．某产物的实际质量占加入原料质量的百分率，称该产物的（ ） A．转化率 B．收率 C．产率 D．质量收率 8、接触时间相对较短时，下列量较低的是 （ ） A．空间速度 B．收率 C．产率 D．消耗定额 9.转化率指的是（ ）。 A、 生产过程中转化掉的原料量占投入原料量的百分数；B、生产过程中得到的产品量占理论上所应该得到的产品量的百分数；C、生产过程中所得到的产品量占所投入原料量的百分比；D、在催化剂作用下反应的收率。 10.反应器中参加反应的乙炔量为550kg/h，加入反应器的乙炔量为5000kg/h则乙炔转化率为： A、91%； B、11%； C、91.67%； D、21% 11.某一化学反应器中的A原料每小时进料500公斤，进冷却器的A原料每小时50公斤，该反应选择性为90% 。反应的转化率、收率为( ) A、90%; 90%； B、95% ;85%； C、90%; 81%； D、85%; 95% 12.通过5000kg/h的原料乙烷进行裂解制乙烯。反应掉的乙烷量为3000kg/h，得到乙烯量为1980kg/h，该反应的选择性为（ ） A、60％； B、70.7%； C、39.6%； D、20.4% 13.以下有关空间速度的说法，不正确的是：（ ）。 A、 空速越大，单位时间单位体积催化剂处理的原料气量就越大； B、空速增加，原料气与 催化剂的接触时间缩短，转化率下降； C、空速减小，原料气与 催化剂的接触时间增加，主反应的选择性提高； D、空速的大小影响反应的选择性与转化率 14.由于乙烷裂解制乙烯，投入反应器的乙烷量为5000kg/h，裂解气中含有未反应的乙烷量为1000 kg/h，获得的乙烯量为3400 kg/h，乙烷的转化率为（ ）。 A、68％； B、80％； C、90；％ D、91.1％ 15.由于乙烷裂解制乙烯，投入反应器的乙烷量为5000kg/h，裂解气中含有未反应的乙烷量为1000 kg/h，获得的乙烯量为3400 kg/h，乙烯的收率为（ ）。 A、54.66％； B、72.88％； C、 81.99％； D、82.99％ 16.转化率X、选择性Y、收率Z的关系是： A、Z=XY；B、X=ZY； C、Y=ZX D、以上关系都不是 17.对于某一反应系统，存在如下两个反应： （1） A+2B===C+D ①主反应，目的产物为C； （2）3A+4B===E+F ②副反应； 已知反应器入口A=10mol，出口C=6mol，E=1mol，则此反应系统中反应物A的转化率、目的产物的选择性分别为：( )。 A、80%、85%； B、90%、66.67%； C、85%、66.67%； D、60%、75%。 18.乙炔与氯化氢加成生产氯乙烯。通入反应器的原料乙炔量为1000Kg/h，出反应器的产物组成中乙炔含量为300Kg/h。已知按乙炔计生成氯乙烯的产率为90%，则按乙炔计氯乙烯的收率为（ ） A、30%；B、70%；C、63%；D、90% 19.对于R+2S == P+Q反应，原料2molR，3molS，生成了1molP与1molQ，则对于R的转化率为( )。 A、40%； B、50% ； C、66.7%； D、100%； 20.评价化工生产效果的常用指标有： A、停留时间； B、生产成本； C、催化剂的活性； D、生产能力 21.化工过程参数有( ) A、 技术参数、经济参数、工艺参数； B、技术参数、平衡常数、速率常数； C、技术参数、经济参数、物性参数； D、平衡常数、速率常数、物性参数 22.下列不属于化工过程的经济参数有( ) A、生产能力； B、原料价格； C、消耗定额； D、生产强度 二、填空题 1、衡量有机化学反应优劣的三个指标是 、 和 其 中 是综合指标。 2、产率的实质是某反应物发生主反应、副反应的 。 3、同一产物按生成该产物的反应式中化学计量系数（相对于其他反应）较大的反应物计算的产率 。 4、转化率、产率和收率的关系是 。其数学表达式为 。 三、计算题 1、（05山东5）、在甲醇合成 流程 快递问题件怎么处理流程河南自建厂房流程下载关于规范招聘需求审批流程制作流程表下载邮件下载流程设计 中，进入甲醇合成塔的反应混合气为280000m3/h，塔内装催化剂14m3，塔内反应压力为5Mpa，反应温度为250℃。试计算反应温合气通过催化剂的空间速度Sv和在催化剂上的接触时间τ（10分） 2、 （06山东5）．在乙炔和氯化氢加成生产氯乙烯过程中，有生成二氯乙烷的副反应发生。已知乙炔的转化率为70％，氯乙烯的产率为95％(以乙炔计)，生成氯乙烯的量为1000kg／h，试确定原料乙炔的加入量和二氯乙烷的产率。 3、（08山东3.）乙炔与氯化氢加成生产氯乙烯，副产二氯乙烷。反应器内装催化剂17m3，每小时加入原料乙炔1000kg，生成氯乙烯2333kg .若乙炔转化率为99％，试计算： (1)催化剂的选择性和空时产量； (2)以乙炔计二氯乙烷的收率； (3)乙炔气体通过催化剂的空间速度。 4、（09山东1）、乙烷裂解生产乙烯，在530℃，0.6MPa（表压）下反应，通入反应器的乙烷为1250 Kg/h，裂解气中未反应的乙烷为500 Kg/h，得到乙烯量为495 Kg/h，反应时间为10s。试求： （1） 乙烷的转化率； （2） 催化剂的选择性； （3） 空间速度： 1．乙炔和氯化氢加成生产氯乙烯，同时有二氯乙烷的副反应。加入反应器中的乙炔为1000kg/h，氯化氢为1474 kg/h，从反应器输出的产物气中，未反应的乙炔为10 kg/h，未反应的氯化氢为56 kg/h，生成氯乙烯2332 kg/h，生产二氯乙烷76 kg/h。试计算：(12分) （1）乙炔的转化率； （2）按乙炔计的氯乙烯产率； （3）按乙炔计的氯乙烯收率。（原子量：C—12 H—1 O—16 Cl—35.5） 1 _1234567905.unknown _1234567913.unknown _1234567917.unknown _1234567921.unknown _1234567923.unknown _1234567925.unknown _1234567926.unknown _1234567924.unknown _1234567922.unknown _1234567919.unknown _1234567920.unknown _1234567918.unknown _1234567915.unknown _1234567916.unknown _1234567914.unknown _1234567909.unknown _1234567911.unknown _1234567912.unknown _1234567910.unknown _1234567907.unknown _1234567908.unknown _1234567906.unknown _1234567897.unknown _1234567901.unknown _1234567903.unknown _1234567904.unknown _1234567902.unknown _1234567899.unknown _1234567900.unknown _1234567898.unknown _1234567893.unknown _1234567895.unknown _1234567896.unknown _1234567894.unknown _1234567891.unknown _1234567892.unknown _1234567890.unknown