第一章 绪论 Chapter 1 Introduction

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1 第一章 绪论 Chapter 1 Introduction
第五节 精细化工工艺学基础

2 一、 概 述 （一）化学工艺学的研究范畴 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。 无机化工工艺学 基本有机化工工艺学：石油化工工艺学、煤化工工艺学等 高聚物合成工艺学 精细化工工艺学 生物工艺学：发酵工艺学、氨基酸工艺学等

3 化学工艺学

4 （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 原料的选择和预处理
生产方法的选择及方法原理 生产设备的结构、作用和操作 催化剂的选择和使用 其他物料的影响 操作条件的影响和选定 流程组织 生产控制 产品规格和副产品的分离与利用 能量的回收和利用 对不同工艺路线和流程的技术经济评比等问题

5 一、 概 述 （二）精细化工工艺学的主要内容 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
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

6 （二）精细化工工艺学的主要内容 合成路线 工艺路线 工艺条件 合成技术 完成反应的方法 指的是选用什么原料，经由哪几步单元反应制备产品
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 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

7 精细化工工艺学-精细化工生产技术

8 （三）精细化工生产技术的两种类型 精细化工工艺-化学合成型与配方制剂型 精细化学品开发过程 精细化学品生产过程 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

9 精细化工工艺-化学合成型 原料药生产

10 精细化工工艺-配方制剂型 制剂药生产

11 精细化工工艺-化学合成型 表面活性剂APG生产

12 精细化工工艺-配方制剂型 牙膏是复杂的混合物。它通常由磨擦剂（如碳酸钙、磷酸氢钙）、保湿剂（如木糖醇、聚乙二醇）、表面活性剂（如十二醇硫酸钠、2-酰氧基键磺酸钠）、增稠剂（如羧甲基纤维素、鹿角果胶）、甜味剂（如甘油、环己胺磺酸钠）、防腐剂（如山梨酸钾盐和苯甲酸钠）、活性添加物（如叶绿素、氟化物），以及色素、香精等混合而成。

13 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. 3. 过量百分数 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

14 例1：氯苯硝化制二硝基氯苯 物料名称 化学计量比 投料摩尔数 投料摩尔比 氯苯 1 5.00 1 硝酸 2 10.70 2.14
物料名称 化学计量比 投料摩尔数 投料摩尔比 氯苯 硝酸 限制反应物：氯苯 过量反应物：硝酸 硝酸过量百分数：

15 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 反应器 NAR :某反应物A反应掉的量 NA,in：向反应器输入的量
NA,out:从反应器输出的量 NA,in NA,out 反应器

16 二、化学计量学 ５.选择性Ｓ（Selectivity）:某反应物转化成目的产物，理论消耗反应物摩尔数占该反应中实际消耗反应物总摩尔数的百分数
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 NA,in NA,out 反应器 Np ？

17 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 转化率，选择性和收率三者之间的关系：
NA,in NA,out 反应器 收率：输入的反应物中（mol），有多少（回收）变成了产物。 实际收率：考虑去除损失。

18 例2：苯胺烘焙磺化制对氨基苯磺酸 苯胺转化率： 生成对氨基苯磺酸的选择性： 生成对氨基苯磺酸的理论收率：

19 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 NA,out 反应器 收率：输入的反应物中（kg），（回收）变成了多少产物。 收率含义：输入的反应物中（kg），（回收）变成了多少产物。

20 例3：苯胺烘焙磺化制对氨基苯磺酸 对氨基苯磺酸理论收率： 对氨基苯磺酸重量收率：
重量收率大于100%，主要是因为目的产物分子量比反应物分子量大

21 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。 对氨基苯磺酸生产，苯胺消耗定额

22 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
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

23 例4：苯一氯化制氯苯 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：
从上例可以看出，对于某些反应，主反应物的单程转化率虽然可以很低， 但总转化率和总收率却可以很高。

24 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