精细化工基础

• ③密度、折光率、比热、挥发度、黏度 等物理性质；
• ④闪点、爆炸范围和必要的安全措施；
• ⑤物料的毒性，必要的防护措施和中毒 的急救措施；
• ⑥商品规格、质量要求、添加剂的规格 和要求，包装和贮运要求，价格等。
2.2 化学计量学
• （1）反应物的摩尔比 • 指加入反应器中的几种反应物之间的物
xA = NAR NA,in
* 100%
= NA,in - NA,out * 100% NA,in
上式中NA，out表示A从反应器输出 的量，均以摩尔数表示。
• (4)选则性（以S表示）
• 指某一反应物转变成目的产物，其理论 消耗的摩尔数占该反应物反应中实际消 耗掉的总摩尔数的百分数。
原料
合成
产物
NAR,in
总转化率
=
S
NA,in
S
S
NA,out
*
100 %
NA,in
设NA,inR和NA,outR分别表示反应物A输入和 输出反应器的摩尔数。NA,inS和NA,outS分别 表示反应物A输入和输出全过程的摩尔数。
• 例题 在苯一氯化制备氯苯时，为了减少 副产二氯苯的生成量，每100mol苯用 40mol氯，反应产物中含38mol氯苯， 1mol二氯苯，还有61mol未反应的苯， 经分离后可回收60mol苯，损失1mol苯。
a p .Np
y=
NA,in
* 100% =
1
1 * 87
100
* 100% = 87.00 %
或 у=S•χ = 87.78%×98% = 87.00%
• （6）重量收率（以уw表示）
• 理论收率一般用于计算某一反应步骤的收率。
但是在工业生产中，为了计算反应物经过预
处理、化学反应和后处理之后所得目的产物 的 的总 产收 物率的，重还量常占常 某采 一用 输重 入量 反收 应率物y重w量,它的是百目分 数。
yp =
a p .Np NA,in
* 100%
• 转化率、选择性和理论收率三者之间的关 系是：
• у=S•χ
• 例题100mol苯胺在浓硫酸中进行焙烘磺 化，反应物中含87mol对氨基苯磺酸， 2mol未反应的苯胺，另外还有一定数量 的焦油物 ,苯胺的转化率 ?对氨基苯磺酸 的选择性 ?对氨基苯磺酸的理论收率 ?
合成技术，主要是指非均相催化技术、均 相络合催化、相转移催化、光有机合成、电 解有机合成和酶催化等合成技术。
原料
合成
商品化 商品
• 在精细化工生产中，需对所涉及的各种物 料的性质有充分的了解，这些性质主要有：
• ①物料在一定条件下的稳定性（化学稳定 性、热稳定性、光稳定性和贮存稳定性 等）；
• ②物料的熔点（凝固点）、沸点和不同温 度下的蒸汽压，溶解度，是否能形成恒沸 物及其恒沸物的组成；
选用什么原料，经过哪几步单元反应来 制备目的产品。
工艺路线
对原料的预处理和反应物的后处理采用哪些 化工过程（如干燥、蒸馏、精馏、溶解、萃 取等单元操作）、采用什么设备和什么生产 流程等。
• 工艺条件指反应物的摩尔比，主要反应 物的转化率（反应深度），反应物的浓 度、反应过程的温度、时间和压力，催 化剂和溶剂的选择和使用等。
yw
所得目的产物的重量 =
某输入反应物的重量
*
100
%
• 例题 100kg苯胺（纯度99%，分子量 93），经焙烘磺化和精制后得217kg对 氨基苯磺酸钠（纯度≥97%，分子量 231.2）。对氨基苯磺酸钠的理论收率 ? 对氨基苯磺酸钠的重量收率 ?
• 对氨基苯磺酸钠的理论收率：
y
=
217* 97% / 231.2
2 精细化工基础
• 2.1概述 • （1）精细化工工艺学的主要内容： • ①对具体产品，选择和确定在技术和经济
上最合理的合成路线和工艺路线；
②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，以得到高质量、高产 率的产品； ③产品的主要应用、 商品化和发展动向。
• （2）几个概念 • 合成路线
• 100/217 = 0.461t = 461kg
• （8）单程转化率和总转化率
• 有些生产过程，主要反应物每次经过反 应装置后的转化率并不太高，有时甚至 很低，但是未反应的主要反应物大部分 可以经分离回收循环再用。这时转化率 分为单程转化率和总转化率。
单程转化率 =
R
NA,in -
R
NA,out * 100 %
• 过量百分数即过量反应物超过限制反应 物所需理论量部分占所需理论量的百分 数。
其中Ne表示过量反应物的物质的量，Nt 表示它与限制反应物完全反应所消耗的 物质的量。
• （3）转化率（以x表示）
• 某一种反应物A反应消耗掉的量NAR占其 向反应器中输入量NA，in的百分数，叫做 反应物A的转化率XA。
NH2 + H2SO4
NH2 + H2O
SO3H
• 苯胺的转化率：
100 - 2
x=
* 100% = 98.00 %
100
来自百度文库
对氨基苯磺酸的选择性：
a p .Np S= NA,in - NA,out
* 100% =
1
1 * 87
100 - 2
* 100% = 87.78 %
• 对氨基苯磺酸的理论收率：
未反应物
副产物
• 设反应物 A生成目的产物P，NP表示生成 目的产物的摩尔数，α，p分别为反应物 A和目的产物P的化学计量系数，则选择 性为
a p .Np S= NA,in - NA,out
* 100%
• (5)理论收率（以у表示）
• 指某一反应物生成的目的产物理论消耗 的摩尔数占输入的某一反应物摩尔数的 百分数。这个收率又叫做理论收率。
质的量之比。 • 对于大多数有机反应来说，反应物的摩
尔比并不等于化学计量比（按化学反应 式的物质的量之比）。
• (2)限制反应物和过量反应物
• 化学反应物不按化学计量比投料时，其 中以最小化学计量数存在的反应物叫作 “限制反应物”。
• 某种反应物的量超过“限制反应物”完 全反应的理论量，该反应物称为“过量 反应物”。
100 * 99% / 93
*
100
%
=
85.6 %
对氨基苯磺酸钠的重量收率：
217 yw = 100 * 100% = 217 %
• （7）原料消耗定额
• 原料消耗定额是指每生产1t产品所消耗 的各种原料的量（多少吨或多少公斤）。 对于主要反应物来说，它实际上就是重 量收率的倒数。
• 如上例，每生产1t对氨基苯磺酸钠，苯 胺的消耗定额为