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化学工艺学
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（一）化学工艺学的研究范畴
2. 内容：是研究综合利用各种原料生产出化工产
品的方法原理、操作条件、流程和设备
1) 原料的选择和预处理 2) 生产方法的选择及方法原理 3) 生产设备的结构、作用和操作 4) 催化剂的选择和使用 5) 其他物料的影响 6) 操作条件的影响和选定 7) 流程组织 8) 生产控制 9) 产品规格和副产品的分离与利用 10)能量的回收和利用 11)对不同工艺路线和流程的技术经济评比等问题
217 kg 对氨基苯磺酸
（纯度 99% ，分子量93）
（纯度 97%，分子量231.2 ）
对氨基苯磺酸生产，苯胺消耗定额
100 0.461 （t/t） =461kg苯胺 217
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二、化学计量学
9. 单程转化率和总转化率:
问题的提出：主要反应物每次经过反应器后转化率不高，
但未反应的物料大部分可经分离回收循环利用
60mol
N
S NA ,in ?
Cl2
R A,in
?
反应器
C6H6
N
R A,out
?
分离器
N
C6H6
S A,out
1 mol
1
C6H6 100 mol 40 mol
61 mol
N
S A,in
100 60
C6H5-Cl 38 mol C6H4-Cl2 1 mol
C6H5-Cl 38 mol C6H4-Cl 2 1 mol
精细化学品开发过程
市场调查 产品生产 应用研究 市场开发 技术服务
精细化学品生产过程
原料净化 化学合成
产物分离纯化 剂型加工与应用
精细化工工艺-化学合成型与配方制剂型
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精细化工工艺-化学合成型
原料药生产
9
精细化工工艺-配方制剂型
制剂药生产
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精细化工工艺-化学合成型
新型绿色表面活性 剂APG，可广泛应 用于个人保护用品 （如香波、浴液、 化妆品、牙膏）， 家庭洗涤用品（如 餐具洗涤剂）,工业 清洗剂和农业用化 学品（如农药乳化 增效剂）等方面。

工艺条件
反应物摩尔比、转化率、浓度、温度、压力、时间、催化 剂和溶剂的使用与选择等
合成技术
非均相接触催化、相转移催化、均相络合催化、酶催化、 光有机合成、电解有机合成等

完成反应的方法
间歇操作与连续操作的选择，反应器的选择和设计等
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精细化工工艺学-精细化工生产技术
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（三）精细化工生产技术的两种类型
4
一、 概 述
（二）精细化工工艺学的主要内容
对具体产品：选择和确定技术经济最合 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 技术和完成反应的方法
5
（二）精细化工工艺学的主要内容
1. 合成路线
指的是选用什么原料，经由哪几步单元反应制备产品
2. 工艺路线
原料预处理（提纯、粉碎、干燥、熔化、溶解、蒸发、 汽化、加热、冷却等）和反应物的后处理（蒸馏、精馏 、吸收、吸附、萃取、结晶、冷凝、过滤、干燥等）→ 化工单元操作的选择和相应的设备及流程的组织等
表面活性剂APG生产
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精细化工工艺-配方制剂型
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二、化学计量学
几个概念
1.反应物的摩尔比:加入反应器中的几种反应物之间的物质量之 比. 化学计量比:化学反应式的物质的量之比 2.限制反应物:以最小化学计量数存在的反应物 过量反应物:某种反应物的量超过“限制反应物”完全反应的 理论量. Ne - Nt 过量%= 100% 3. 过量百分数
217 97% 231.2 Y 100% 85.6% 100 99% 93
217 Yw 100% 217% 100
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二、化学计量学
8. 原料消耗定额:
每生产1t产品需消耗多少吨（ 或千克）各种原料。
H2N 100 kg 苯胺
浓 H2SO 4 烘焙磺化
H2N
SO3H
循环反应物A
反应物 A
反应器
产物P
分离器
产物P
单程转化率 =
R R NA N ,in A,outபைடு நூலகம்
N
R A,in
100%
反应物输入和输出 反应器的摩尔数 反应物输入和输出 全过程的摩尔数
22
总转化率 =
S S NA N ,in A,out S NA ,in
100%
例4：苯一氯化制氯苯
循环C6H6
N A ,in N A ,out
100 %
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二、化学计量学
６. 理论收率Ｙ（Yield）: 生成目的产物的 反应物摩尔数占输入反应物摩尔数的百分 数
a Np p Y 100 % N A ,in
NA,in 反
应 器
NA,out
aA
pP
转化率，选择性和收率三者之间的关系：
Y S x
小 结 Summary
投料摩尔比与化学计量比
限制反应物与过量反应物
转化率、选择性、收率及相互关系
原料消耗定额 单程转化率与总转化率： 物料衡算范围
二、化学计量学
７. 重量收率Ｙｗ（Yield of weight）: 用来
计算反应物经过预处理、化学反应和后处理之后 所得目的产物的总收率，是目的产物重量占某一 输入反应物重量的百分数。
NA,in 反
所得目的产物重量 Yw 100% 某输入反应物重量
应 器
NA,out
aA
pP
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收率含义：输入的反应物中（kg），（回收）变成了多少产物。
例3：苯胺烘焙磺化制对氨基苯磺酸
所得目的产物重量 Yw 100% 某输入反应物重量
H2N 100 kg 苯胺
浓 H2SO 4 烘焙磺化
H2N
SO3H
217 kg 对氨基苯磺酸
（纯度 99% ，分子量93）
（纯度 97%，分子量231.2 ）
对氨基苯磺酸理论收率： 对氨基苯磺酸重量收率：
2.14-2 100% = 7% 2
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二、化学计量学
４.转化率ｘ:反应物消耗的量占起始反应物量的 百分数
N A,in N A,out N AR xA 100% N A,in N A,in
NAR :某反应物A反应掉的量 NA,in 反
应 器
NA,out
NA,in：向反应器输入的量
NA,out:从反应器输出的量

苯的单程转化率： 苯的总转化率： 生成氯苯的选择性： 生成氯苯的总收率：
100-61 100%=39.00% 100
1 1 100%=97.44% 100-61 1 38 1 100%=95.00% 100-60 38
100-61 100%=97.50% 100-60
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Nt
Ne : 过量反应物的物质的量 Nt : 与限制反应物完全反应所消耗的物质的量
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例1：氯苯硝化制二硝基氯苯
Cl + 2 HNO3 NO2 Cl NO2 + 2 H2O
物料名称 氯苯 硝酸
化学计量比 投料摩尔数 投料摩尔比 1 5.00 1 2 10.70 2.14
限制反应物：氯苯 过量反应物：硝酸 硝酸过量百分数：
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例2：苯胺烘焙磺化制对氨基苯磺酸
H2N
浓 H2SO 4 烘焙磺化
H2N
SO3H
87 mol 对氨基苯磺酸 100 mol 苯胺 2 mol 未反应苯胺
若干焦油物
100 2 100% 98.00% 苯胺转化率： x 100 1 87 1 100% 87.78% 生成对氨基苯磺酸的选择性： S 100 2 1 87 1 100% 87.00% 生成对氨基苯磺酸的理论收率： Y 18 100
aA
pP
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二、化学计量学
５.选择性Ｓ（Selectivity）:某反应
物转化成目的产物，理论消耗反应物摩 NA,in 反 应 尔数占该反应中实际消耗反应物总摩尔 器 数的百分数
NA,out
aA
？
pP
Np
aA
pP
反应物Ａ生成目的产物P，a,p为计量系数 Np为生成目的产物的摩尔数 a
S
p
Np
第一章 绪论
Chapter 1 Introduction
第五节 精细化工工艺学基础
Chemical Engineering Department
一、 概 述
（一）化学工艺学的研究范畴
1. 定义：化学工艺学（chemical technology），即
化工生产技术，是指将原料物质经化学反应转变为产 品的方法和过程，包括实现这种转变的全部化学的和 物理的措施。 1) 无机化工工艺学 2) 基本有机化工工艺学：石油化工工艺学、煤化工工 艺学等 3) 高聚物合成工艺学 4) 精细化工工艺学 5) 生物工艺学：发酵工艺学、氨基酸工艺学等