精细化工单元操作过程与设备40页PPT
详细版精细化工过程及设备.ppt
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反应器的计算
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二. 工艺计算
优点：易实现自动控制，非生 产时间短，生产能力高、成本 下降，适合大规模生产
连续操作可将几个反应釜串连操作，
有最佳操作点，如图所示。
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（
）
优点：操作灵活，适合小批量生产。缺点：非生产时间长。
精细化工过程及设备
主讲：杨绪壮
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主要内容
反应过程设备
➢ 釜式反应器
➢ 搅拌设备
➢ 汽液反应器
➢ 压力设备
➢ 催化设备
➢ 辅助设备
分离过程设备
➢ 液固分离设备
➢ 干燥设备
➢ 蒸发结晶设备
➢ 萃取设备
➢ 蒸馏设备
➢ 离子交换设备
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前言
1. 设计或选择化工设备的原则是什么？ 2. 设计或选择化工过程的原则是什么？
M L2 T 3 T x Ly M z L 3z
z1
x
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于是，得无因次数群： 同理，得
函数关系简化为 N p gRe, Fr
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要计算y值，
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精细化工过程及设备培训讲义(PPT72页)
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观察各参数，基本因次有三个，取N， D，ρ为基本因次变量，那么，P， μ，g可用基本因次表示。以P为例：
P M L2 T 3 N T 1 D L M L3 M L1 T 1
g L T 1
P
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M L2 T 3 T x Ly M z L 3z
z1
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y 3z 2
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y
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于是，得无因次数群： 同理，得
函数关系简化为 N p gRe, Fr
要计算y值，
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Hj-叶轮距槽底深度
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反应器的计算
二. 工艺计算
优点：易实现自动控制，非生 产时间短，生产能力高、成本 下降，适合大规模生产
连续操作可将几个反应釜串连操作， 有最佳操作点，如图所示。
精细化工企业安全管理-工艺设备及单元操作
精细化工企业安全管理-工艺设备及单元操作一、反应设施及单元操作1企业应建立健全重点监管危险化工工艺和金属有机物合成反应（包括格氏反应）等的安全生产信息档案，明确起始分解温度、放热速率、放热量等热特性数据。
2涉及重点监管的危险化工工艺和金属有机物合成反应（包括格氏反应）的企业，应按照安全控制措施和操作规程的要求，结合工艺危险性分析与安全风险评估的结果，设置反应温度、压力、搅拌电流、物料进料、冷热媒进出等监控、超限报警、联锁及紧急切断设施。
3企业应采取防止物料错误投料和投料、出料顺序上操作失误的措施，反应投料过程中应采用可靠的跟踪和核查物料措施，对物料外包装上的安全标签进行双重复核确认。
4企业应采用密闭生产工艺，确因工艺需要，加料、出料、转料、分离、取样等场所应采取可靠的防物料外泄的技术措施。
5对涉及放热易造成移热失控且需控制加料速度的操作，应采用自动加料系统，并通过设置如限流孔板等固定不可超调的限流措施，精确控制加料，保持在预设的安全范围内。
6液体危险化学品物料的投料和转料应采用密闭方式。
固体物料的投料和转料应优先采用预先流体化（熔融、溶解、分散等）、机械输送、气力输送等密闭方式。
确需固体物料投料的，应结合投料过程产生粉尘的可能性设置除尘措施，并对尾气管线粉尘进行定期清理。
7催化剂、溶剂、添加剂等的小剂量配制，涉及易燃易爆挥发性物质、会产生有毒有害气体的，应设专用配制室（柜），采用仪器精确配置，其配制室（柜）应有机械通风并配备可燃有毒气体检测报警设施；相应生产设备的投料口附近应设局部排风设施。
涉及燃烧爆炸危险性物质的，应使用防爆设备。
8移动式罐（瓶）装烷基铝等自燃液体类别1的物料进料应设置独立的供料间。
供本厂房（装置）专用的自燃液体类别1供料间，当采用无门、窗、洞口的耐火极限为不低于4h的防火墙分隔时，可设置于本厂房(装置)首层一面贴邻，供料间门窗周围4m范围内相邻外墙应为防火墙。
供料间应配置相应的防液体泄漏、防流散、紧急切断、火焰探测及自动灭火等措施。
化工基础-PPT
❖ 五、化学工业的发展与现状
（1）、化学工业的发展 化学工ቤተ መጻሕፍቲ ባይዱ是一个十分古老的工业，最早可追根 溯源至公元前２０００年以前，最早的化学工艺为 制陶、酿造、漂染、鞣革等行业
18世纪中硫酸生产; 19世纪中制碱; 20世纪初合成氨; 20世纪中石油工业 20世纪后精细化工
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（2）、我国的化学工业 旧中国的化学工业基础十分薄弱。从1876年在
造纸化学品 感光材料
脱墨剂、助留剂、助滤剂、表面处理剂、浆内施胶剂、纸张增强剂、 涂布胶粘剂、分散剂等
电影胶片、照相胶片、特种胶片、彩色像纸等
磁性记忆材料 磁带、磁盘等
橡胶加工 轮胎、运输带、胶管、胶鞋、碳黑等
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❖ 三、化工原料及选择原则 1.化学工业原料
按来源划分： 无机材料和有机材料 无机材料主要有：空气、水和化学矿物 有机材料主要有： 煤、石油、天然气和生物质
K
Cd mol
rad
sr
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表1-4-3 化工中常用的SI 导出单位举例
量的名称
面积 体积 速度 密度 浓度
力 压强，应力
单 位 名 称 单位符号
平方米 立方米 米每秒 千克每立方米 摩尔每立方米 牛[顿] 帕 [斯卡]
m2 m3 m/s kg/m3 mol/m3 N Pa (=N/m2)
用SI 基本单位表示的单 位 m2 m3
敌百虫、乐果、甲胺磷、杀虫双、草甘磷、多菌灵等
可作为生产聚氯乙烯、聚乙烯醇、氯丁橡胶、乙酸、乙醛、乙炔黑、 双氰胺、硫脲等工业的原料
酚醛塑料、氨基塑料、环氧树脂、不饱和聚酯树脂、聚碳酸酯、聚 甲醛、ABS树脂、尼龙1010、尼龙6、尼龙66、聚砜等
顺丁橡胶、丁苯橡胶、氯丁橡胶、丁腈橡胶等
精细有机合成单元反应基础PPT课件
➢有机合成反应理论 ➢磺化、硫酸化反应 ➢硝 化 反 应 ➢烷 基 化 反 应 ➢羟 基 化 反 应
➢还 原 反 应ห้องสมุดไป่ตู้➢卤 化 反 应 ➢酰 化 反 应 ➢氧 化 反 应 ➢酯 化 反 应
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绪论
一、精细化学品的释义 欧美 产量小、纯度高的化工产品。
日本
具有高附加价值、技术密集型、设备投资少、 多品种、小批量生产的化学品。
三大合成材料：塑料、合成橡胶、合成纤维 。
注意：原料与产品的划分不是绝对的。有的化学品从 上游看是产品从下游看则是原料。划分的界限也有所 不同。
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第1章 绪论／1、精细化工及相关行业的概念
产品生产过程的顺序：
精细化工产品
起始原料
基础有机原料
基本有机化学品
三大合成材料
起始原料：石油、天然气、煤、农林产品（副产品）。
中国 原则上采用日本对精细化学品的释义。
2
美国克林教授的释义
无差别化学品： 差别化学品：
具有固定熔点或沸点，能以分子式或结构 式表示其结构的
不具备上述条件的
通 用 化 学 品 大量生产的无差别化学品（无机酸、碱、甲醇等）
准通用化学品 较大量生产的差别化学品（塑料、合成纤维等）
精细化学品 专用化学品
第一门类又可分为许多小类。中国的分类暂行规定中，不
包括国家医药管理局管理的药品。
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三、精细化工的特点
1）除化学合成反应、前后处理外，还常涉及剂型制备和 商品化（标准化）才得到最终商品 2）生产规模小，生产流程大多为间歇操作的液相反应，常 采用多品种综合生产流程或单元反应流程 3）固定投资少、资金产出率高 4）产品质量要求高，知识密集度高；产品更新换代快、寿命 短；研究、开发难度大，费用高
化工单元过程与操作
化工单元过程与操作化工单元是指利用化学原理、物理原理和工程技术，对原材料进行加工，生产出一种特定的化学产品的过程。
这种过程通常包括多个步骤和操作，如反应器、分离塔、过滤等。
这些步骤和操作的设计和实施直接影响化工单元的效率和安全性。
一、反应器反应器是化工过程中最基本的单元，它通常是一个大型的容器，容器内充满了化学原料和反应产物。
反应器通常有三种主要类型：批量反应器、连续流反应器和半连续流反应器。
批量反应器是一种适用于小规模生产的反应器，它在一段时间内将原料加进去，然后进行反应，最后得到产物。
连续流反应器是一种适用于大规模生产的反应器，原料流过反应器，进行连续反应。
半连续流反应器则是介于两者之间的一种反应器，它将原料以固定间隔或在固定位置输入反应器。
反应器的设计和操作关键在于控制反应过程，化学反应过程是一个复杂的动态过程，它涉及到多个变量，如温度、压力、倒出与加入速率等。
因此，对反应器的操作需要有精细的计量、调节和控制方案。
二、分离塔分离塔是一种用于将混合物中的不同成分分离出来的设备，在化工流程中具有重要的地位。
分离塔常见的类型包括蒸汽塔、精馏塔、萃取塔、吸收塔等。
精馏塔是化工过程中最常用的分离塔，它基于不同物质在不同环境下的沸点差异，将混合物分离成更纯的成分。
萃取塔则是利用化学反应的差异性，采用溶剂分离法对混合物进行分离。
吸收塔则是采用气体-液体接触的方式，将气体中的污染物和液体中的吸收剂接触起来，从而达到去除污染物的效果。
分离塔的设计和操作基于物质的性质差异和分离条件的变化。
例如，在精馏塔中，设计者需要合理地设置塔板布局、塔板筒快和塔壳形状等因素，确保分离过程达到预期效果。
三、过滤过滤作为化工过程中的一个重要的操作步骤。
它的主要作用是在化学反应中分离出来的固体杂质。
过滤操作通常分为重力过滤、压力过滤、离心过滤和真空过滤等。
重力过滤是将混合物置于筛网上进行筛选。
重力过滤速度较慢，对过滤物料的杂质容忍度较高。
《化学工艺学》(第2版) 浙江大学 第七章 精细化工反应单元工艺
时产生的二氧化硫又可用于碱熔物的酸化：
2ArSO3H+Na2SO3 2ArSO3Na + 4NaOH 2ArONa + SO2 + H2O
2ArSO3Na+H2O+SO2 2ArONa + 2Na2SO3 + 2H2O 2ArOH+Na2SO3
精细化工反应单元工艺
❖脱硫酸钙法
——磺化
为了减少磺酸盐中的无机盐，不能用盐析法将它们
在有水的硫酸中，磺酸的异构化是一个水解再磺化 的过程，而在无水溶液中则是分子内的重排过程。 ❖ 副反应
用SO3磺化时，极易形成砜，可以用卤代烷烃为溶 剂，也可以用三氧化硫和二氧六环、吡啶等的复合物来 调节SO3的活性。
精细化工反应单元工艺
磺化反应的影响因素
——磺化
❖ 被磺化物的结构
磺化反应是典型的亲电取代反应，当芳环上 有给电子基团时，磺化反应较易进行，如— C位H。3,芳—环O上H,有—吸N电H子2,磺基酸团基时进，入对该磺类化取反代应基不的利对， 如硝基、羧基的存在，使其磺化的速率较苯环降 低。
细胞大量培养、改良的发酵技术和生物反应器等为 基础技术的新生物技术，对于开发精细化工新产品， 改造传统化工生产工艺，节省能源，治理污染等均 有重大作用。目前实现商品化生产的药品有胰岛素、 干扰素和人生长激素等。
在其他高附加值的精细化工产品中，也已运用 生物技术，如各种氨基酸、酶制剂、维生素、单细 胞蛋白和染料等产品的新工艺。
精细化工反应单元工艺 ——磺化
❖ 糖精的制备
CH3 ClSO3H
CH3 SO2Cl +
CH3
氨化
SO2Cl
SO2NH2
CH3
化工过程安全管理 ppt课件
6、当安全与生产、经济、效益发生矛盾时，安全 优先。
2021/5/7
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▪ 毛主席曾经说过：“抓而不紧，等于不抓”。这 句话包含了三层意思：工作要想做下去（执行）， 一定要有分解，有布置；要想把工作做好，则要 在工作过程中不断进行监督和检查；反之，如果 工作仅有布置而没有去落实，则相当于没有布置， 其结果可想而知了。联系到安全生产中，则反映 出安全工作重在落实，贵在坚持。那么，我们在 生产中如何落实安全条例并坚持持之以恒呢？
2021/5/7
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▪ （六）确定风险辨识分析内容。化工过程风险分析应包括：工艺技 术的本质安全性及风险程度；工艺系统可能存在的风险；对严重事 件的安全审查情况；控制风险的技术、管理措施及其失效可能引起 的后果；现场设施失控和人为失误可能对安全造成的影响。在役装 置的风险辨识分析还要包括发生的变更是否存在风险，吸取本企业 和其他同类企业事故及事件教训的措施等。
发生爆炸，共造成5人死亡、1人下落不明、2人
2021/5重/7 伤、21人轻伤。
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▪ 2010年7月19日，辽宁省大连，保税区的大连中石油国
际储运有限公司原油库输油管道发生爆炸事故现场。事
故造成作业人员1人轻伤、1人失踪；在灭火过程中，消
防战士1人牺牲、1人重伤。据统计，事故造成的直接财
产损失为22330.19万元。
2021/5/7
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▪ 2011年7月16日，大连，中国石油大连石化公司 厂区内1000万吨常减压蒸馏装置换热器泄漏着 火。
2021/5/7
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▪ 2012年3月27日，北京市通州区，中石油
输油管道发生漏油事件。图为工人师傅正
化工过程与单元操作.
动量传递过程 流体输送，沉降，过滤，固体流态化等
热量传递过程 加热，冷却，冷凝，蒸发等
物质传递过程 蒸馏，吸收，萃取，结晶，干燥，膜分 离等
二、本课程的性质及任务内容：
1、 性质：技术基础课
2、 任务：
1）根据各单元操作在技术上和经济上的特点，进行“过程 和设备”的选择，以适应指定物系的特性，经济而有效地 满足工艺的要求。
2）进行过程的计算和设备的设计。
3） 进行操作和调节以适应生产的不同要求。在操作发生故 障时如何寻找故障的缘由。
3、内容
这门课主要就是研究各个单元操作的基本原理及设备。
三、基本概念： 1、 物料衡算 根据质量守恒定律，任何一个化工生产过程
F = d +A
F──输入物料质量的总和，kg d ──输出物料质量的总和，kg A──积累在过程中的物料质量，kg 此式是物料衡算的通式，可对总物料或其中某一组成 列出物料衡算式，进行求解。
导出单位：根据物理本身的物理意义，由有关基本 单位组合构成的
基本单位和导出单位构成一个完整的体系，称为单 位制。
2、单位换算： 物理量的单位换算
密度单位：g/cm3=10-3kg/10-6m3=103kg/m3 流量单位：150L/min=150×10-3m3/60s=0.0025m3/s 压强单位：1atm=1.033kgf/cm2=1.033/[10-4m]
在化工生产过程中，可以从物系平衡关系来推知其能否 进行以及进行到何种程度。平衡关系也为设备尺寸的设 计提供了理论依据。
4、过程速率：
何一个不处于平衡状态的物系，必然发生使物系趋向平
衡的过程，但过程以什么速率趋向平衡，这不决定于，目前过程速率是近似的采用除以阻力表
《化工单元操作》课程标准
《化工单元操作》课程标准学时学分：254（理论课时104，实训课时150）/13专业：精细化工、工业分析与检验专业先修课程：基础化学（无机、有机）、化工制图、化工设备基础、化工仪表及自动化等一、课程性质与定位1.本课程的性质《化工单元操作基础》是精细化工专业平台课程，其主要内容是以化工生产中的物理加工过程为背景，按操作原理的共性归纳成若干单元操作过程。
本课程主要学习各单元操作的基本原理、基本计算、典型设备及生产中的操作方法。
课程所涉及的知识和技能在实际生产中广泛应用，是培养学生专业能力的必不可少的课程。
2.本课程的作用通过本课程的学习，让学生知道常见化工单元操作基本原理、基本计算，掌握设备的基础知识和基本操作，具备生产一线工艺管理和维护的初步能力，并进一步提升学生的职业岗位能力和职业素养。
二、课程目标1．能力目标（专业能力）：（1）能应用伯努利方程计算流体输送；（2）能分析流体流动阻力的影响因素；（3）能进行化工用泵（离心泵、往复泵）的操作及常见故障处理；（4）能根据生产要求调节流体流量；（5）能正确操作压缩机、风机，并根据需要调节流量；（6）能分析影响非均相物料分离效率的因素，正确操作典型过滤设备；（7）能分析影响传热速率的因素，计算热负荷、传热面积；（8）能进行单效蒸发基本计算；（9）能进行二组分理想液体蒸馏的基本计算，分析影响蒸馏分离效率因素。
（10）能进行吸收的基本计算，分析影响吸收效率因素。
（11）能进行湿物料干燥物料衡算，分析影响干燥速率的因素。
2．知识目标：（1）理解化工单元操作中的四个基本概念，掌握单位之间的换算。
（2）掌握静力学基本方程式、流体连续性方程式、伯努利方程式及应用；掌握流体流动类型及判断的方法；掌握流体阻力计算方法，了解四种流量计工作原理。
（3）掌握离心泵的结构和工作原理；掌握离心泵主要性能参数流量、扬程、效率、轴功率；了解离心泵的特性曲线图；掌握影响离心泵特性的因素；了解管路特性曲线方程；掌握离心泵工作点定义及意义，掌握离心泵流量调节方法。
精细化工过程及设备
观察各参数，基本因次有三个，取N， D，ρ为基本因次变量，那么，P， μ，g可用基本因次表示。以P为例：
P M L2 T 3 N T 1 D L M L3 M L1 T 1
g L T 1
P
N xDyz
T 0M 0 L0
M L2 T 3 T x Ly M z L 3z
第一章 釜式反应器
釜式反应器简介
▪ 反应体系：气－液、液－液、液－固 ▪ 结构：圆筒形，半球形盖和底，加料口，出
料口，人孔，测温、测压装置，防爆装置， 密封装置，搅拌装置，换热装置 ▪ 设计原则：出料口卸料15－30分钟，加料 管流速0.75-1.5m/s，压力通常承受3－4大 气压，其它性能符合工艺要求。
第二章 搅拌设备
▪ 基本概念： 搅拌（Agitation）： 混匀（Blending）： 混合（Mixing）：
搅拌的目的：混合和混匀
搅拌在化工中的应用：
叶轮的种类：
圆盘叶轮 涡轮式
开启叶轮
桨式
推进式
平直叶 锚式
折叶 螺带式
框式
流体在叶轮周围的流动：
Froude number
反应器的计算
二. 工艺计算
优点：易实现自动控制，非生 产时间短，生产能力高、成本 下降，适合大规模生产
连续操作可将几个反应釜串连操作， 有最佳操作点，如图所示。
（
）
优点：操作灵活，适合小批量生产。缺点：非生产时间长。
额定
Va
Vs
1
m
教材错误！
d 4f
教材错误！
Re 4 w r
4.简述挡板的作用以及在不同物系中的安装方式。
精细化工过程及设备
主讲：杨绪壮
主要内容
化工单元操作ppt课件
13
离心泵
14
换热器
15
旋风分离器
16
填料塔
17
板式塔
18
第一章 流体流动
流体流动规律是化工原理课程的重要基础， 主要原因有以下三个方面： （1）流动阻力及流量计算 （2）流动对传热、传质及化学反应的影响 （3）流体的混合效果
19
1.1.1 重要概念
一. 密度
定义: 单位体积流体的质量称为密度.公式:
式中 ρ --------流体的密度，kg/m3；
m --------流体的质量，kg；
12
0.5 化工原理课程所回答的问题
（1）如何根据各单元操作在技术上和经济上的特点，进 行“过程和设备”的选择，以适应指定物系的特征，经 济而有效地满足工艺要求 （2）如何进行过程的计算和设备的设计。在缺乏数据的 情况下，如何组织实验以取得必要的设计数据。 （3）如何进行操作和调节以适应生产的不同要求。在操 作发生故障时如何寻找故障的缘由。
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某些流体在管路中常用流速范围
32
1.2.4 连续性方程
设流体在管道中作连续稳定流动，从截面2 -- 2流出，若在管
道两截面之间流体无漏损，根据质量守恒定律，从截面1 -- 1进入
的即流ws体1=质w量s2流量ws1应等于从2 -- 2截面流出的流体质量流量ws2，
因为ws= uAρ，所以 u1A1ρ1 = u2A2ρ2
此关系可推广到管道的任一截面，即
ws= u1A1ρ1 =u2A2ρ2 = uAρ= 常数
化工生产技术PPt课件01第一章
载体是具有高比表面积的固体物质（多孔物质）； 如硅酸盐类硅藻土、蒙脱石、沸石等天然无机氧 化物；硅胶、活性炭、人造沸石、分子筛等人工 合成的多孔物质，
天津石油职业技术学院
催化剂
载体的主要功能：
提高催化剂的机械强度和热传导性； 减少催化剂的收缩，防止活性组分烧结，从而提
二、化工产品
原料经过化学变化和一系列加工过程所得到的目的 产物。
化工产品中一般都含有原料中的部分原子 一种物质有时是原料，有时又是产品，要根据实际生产 过程的需要具体确定。
天津石油职业技术学院
化工生产过程知识目标
第二节 化工生产原料准备过程
1 中间产品
化工生产过程中作为下一个工序原料的目的产物 中间产品一般不能直接应用，需经过进一步加工才能 变成可直接利用的产品。化工企业所生产的产品，大多属 于中间产品。
（1）中毒及碳沉积
催化剂中毒的一种形式是毒物将催化剂活性物质转变成钝 性的表面化合物，使其活性迅速下降。另一种情况是一些 重金属（Ni、Cu、V、Fe等）化合物沉积在催化剂上，使 选择性下降。有时某些毒物阻塞了孔隙，使反应物不能到 达催化剂的活性表面。 碳沉积指的是一些有机反应物在进行主反应的同时，因深 度裂解而生成碳或由于聚合反应生成聚合物、焦油等物质 覆盖了催化剂表面，使催化剂失去活性。
用催化剂； 催化剂的应用，提高了原料的利用率、扩大
了原料来源和用途； 催化剂在环保、能源开发等方面也具有突出
的作用； 催化剂作用研究已成为现代化学研究领域的
一个重要分支。
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催化剂
催化剂的作用：
①加快化学反应速度，提高生产能力；②对于复 杂反应，可有选择地加快主反应的速度，抑制副 反应，提高目的产物的收率；③改善操作条件、 降低对设备的要求，改进生产条件；④开发新的 反应过程，扩大原料的利用途径，简化生产工艺 路线，从而提高设备的生产能力和降低产品成本； ⑤消除污染，保护环境。