化工生产过程及流程
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对于吸热反应，ΔHӨ＞0，K值随着温度升高而增大， 有利于反应，产物的平衡产率增加；
表达主、副反应进行程度的大小 反映原料的利用是否合理
⑶收率（产率，yield）
收率亦称为产率，是从产物角度来描述反应过程的 效率。符号为Y ，其定义式为
收率=转化率×选择性
⑷质量收率（mass yield）
质量收率的定义系指投人单位质量的某原料 所能生产的目的产物的质量，即
例1 乙烷脱氢生产乙烯时，原料乙烷处理量为８000kg/h， 产物中乙烷为４000kg/h，获得产物乙烯为３２00kg/h，求乙 烷转化率、乙烯的选择性及收率。
2.3 化工过程的主要效率指标
对于反应:
气相反应体系，其标准平衡常数表达式为:
2.3 化工过程的主要效率指标
在高压下，气相反应平衡常数应该用逸度商来 表达，即
各组分的逸度与其分压的关系为 由此可推导出
2.3 化工过程的主要效率指标
若为理想溶液反应体系，其平衡常数Kc的表达 式为:
例3 设某气相反应为 A＋ 2B→ R，反应前组分 A有a mol，组分B有b mol，无组分R，反应达平 衡时组分A的平衡转化率为XA，则A的转化 量为 aXA mol。
A＋ 2B→ R
解:各组分的平衡摩尔分数y和平衡分压p分别为
所以有
2.3 化工过程的主要效率指标
对于本例，每转化 lmol反应物 A生成1mol产物R，则 产物R相对于原料A的平衡产率为:
然而，每转化 2 mol反应物 B生咸 1mol产物 R，则产 物 R相对于原料B的平衡产率为:
2.4 反应条件对化学平衡和反应速率的影响
化工总过程的核心是化学反应，提高反应的转化 率、选择性和产率是提高化工过程效率的关键。
⑴ 转化率（conversion）
有反应如下：
反应物A和B的转化率分别是：
（反应性（selectivity）
选择性系指体系中转化成目的产物的某反应物 量与参加所有反应而转化的该反应物总量之比，用 符号S表示。
2.2.3 化工生产过程及流程
化工生产工艺流程组织—— 推论分析法
从“目标”出发对不同功能的单元进行逻辑组
合
化
反应器
“工 洋工
分离与再循环
葱艺 ”过
换热网络
模程
公用工程
型的
2.2.3 化工生产过程及流程
化工生产工艺流程组织—— 功能分析法
分析每个单元的基本功能和属性，列出不同方案
不同功能单元的实施方法
解：乙烷转化率=（8000-4000）/8000*100%=50% 乙烯的选择性=(3200/28)/(4000 / 30)*100%=85.7%
乙烯的收率=50%*85.7%*100%=42.9%
例2 丙烷脱氢生产丙烯时，原料丙烷处理量为3000kg/h， 丙烷单程转化率为70%，丙烯选择性为96%，求丙烯产量。
不
同
流
程
不同设备型式
方 案
2.2.3 化工生产过程及流程
化工生产工艺流程组织—— 形态分析法
对不同流程方案精确分析评价，择优汰劣
是否满足所要求的技术指标
原
经济指标的先进性
环境、安全和法律
则
技术资料的完整性和可信度
[例]丙烯氨氧化制丙烯腈生产过程
主反应：
C3H6+NH3+1/2O2
CH2= CHCN + H2O
乙腈与水完全互溶，而丙烯腈在水中的溶解 度很小，用水作萃取剂，使两者精馏分离变 得很容易
2.3 化工过程的主要效率指标
生产能力和生产强度 化学反应的效率——合成效率 转化率 选择性 收率 平衡转化率和平衡产率
生产能力
一个设备、一套装置或一个工厂在单位时 间内生产的产品量或处理的原料量
单位 千克/时（kg/h） 吨 /天 (t/d) 万吨/年 (10kt/a)
主要副产物： HCN CH3CN
Q?
如何从吸收塔底流出的水溶液中分离出丙烯 腈和副产物呢？
方案一：将丙烯腈和各副产物同时从水溶液中蒸发 出来，冷凝后再逐个精馏分离；
Q？ 丙烯腈与乙腈的沸点相近，普通精馏 方法难于将它们分离
方案二：采用萃取精馏法先将丙烯腈和HCN解吸出来， 乙腈留在水溶液中，然后再分离丙烯腈和HCN
原料预处理
达到所需状态和规格
化学反应
反应类型、反应器
产品分离与精制
得到符合规格的产品 回收利用副产物
2.2.2 化工生产工艺流程
原料需要经过包括物质和能量转换的一系列加 工，方能转变成所需产品实施这些转换需要有相应 的功能单元来完成，按物料加工顺序将这些功能单 元有机地组合起来，则构筑成工艺流程。将原料转 变成化工产品的工艺流程称为化工生产工艺流程。
？设计能力：
在最佳条件下可以达到的最大生产能力
生产强度
设备的单位体积（或面积）的生产能力 单位： kg/h·m3，t/d·m3
kg/h·m2，t/d·m2
？时空收率
催化剂的生产强度 单位时间、单位体积（质量）催化剂所得产品量
合成效率
原子经济性AE
环境因子
2.3.2 转化率、选择性和收率（产率）
反应温度、压力、浓度、反应时间、原料的纯 度和配比等众多条件是影响反应平衡和速率的重要 因素，关系到生产过程的效率。在本书其他各章中 均有具体过程的影响因素分析，此处仅简述以下几 个重要因素的影响规律。
2.4 反应条件对化学平衡和反应速率的影响
2.4.1 温度的影响
⑴温度对化学平衡的影响 对于不可逆反应不需考虑化 学平衡，而对于可逆反应，其平衡常数与温度的关系为:
解：丙烯产量=3000*70%*96%*42/44=1924.4(kg/h)
2.3.3 平衡转化率和平衡产率的计算
可逆反应达到平衡时的转化率称为平衡转化 率，此时所得产物的产率为平衡产率。在实际生 产中应保持高的净反应速率，不能等待反应达平 衡，故实际转化率和产率比平衡值低。若平衡产 率高，则可获得较高的实际产率。工艺学的任务 之一是通过热力学分析，寻找提高平衡产率的有 利条件，并计算出平衡产率。
化学工艺学电子教案——第二章
化工生产过程及流程
2 化工生产过程及流程
2.2 化工生产过程及流程 2.3 化工过程的主要效率指标 2.4 反应条件对化学平衡和反应速率的影响 2.5 催化剂的性能及使用 2.6 反应过程的物料衡算和热量衡算（自学）
2.2 化工生产过程及流程
2.2.1 化工生产过程
表达主、副反应进行程度的大小 反映原料的利用是否合理
⑶收率（产率，yield）
收率亦称为产率，是从产物角度来描述反应过程的 效率。符号为Y ，其定义式为
收率=转化率×选择性
⑷质量收率（mass yield）
质量收率的定义系指投人单位质量的某原料 所能生产的目的产物的质量，即
例1 乙烷脱氢生产乙烯时，原料乙烷处理量为８000kg/h， 产物中乙烷为４000kg/h，获得产物乙烯为３２00kg/h，求乙 烷转化率、乙烯的选择性及收率。
2.3 化工过程的主要效率指标
对于反应:
气相反应体系，其标准平衡常数表达式为:
2.3 化工过程的主要效率指标
在高压下，气相反应平衡常数应该用逸度商来 表达，即
各组分的逸度与其分压的关系为 由此可推导出
2.3 化工过程的主要效率指标
若为理想溶液反应体系，其平衡常数Kc的表达 式为:
例3 设某气相反应为 A＋ 2B→ R，反应前组分 A有a mol，组分B有b mol，无组分R，反应达平 衡时组分A的平衡转化率为XA，则A的转化 量为 aXA mol。
A＋ 2B→ R
解:各组分的平衡摩尔分数y和平衡分压p分别为
所以有
2.3 化工过程的主要效率指标
对于本例，每转化 lmol反应物 A生成1mol产物R，则 产物R相对于原料A的平衡产率为:
然而，每转化 2 mol反应物 B生咸 1mol产物 R，则产 物 R相对于原料B的平衡产率为:
2.4 反应条件对化学平衡和反应速率的影响
化工总过程的核心是化学反应，提高反应的转化 率、选择性和产率是提高化工过程效率的关键。
⑴ 转化率（conversion）
有反应如下：
反应物A和B的转化率分别是：
（反应性（selectivity）
选择性系指体系中转化成目的产物的某反应物 量与参加所有反应而转化的该反应物总量之比，用 符号S表示。
2.2.3 化工生产过程及流程
化工生产工艺流程组织—— 推论分析法
从“目标”出发对不同功能的单元进行逻辑组
合
化
反应器
“工 洋工
分离与再循环
葱艺 ”过
换热网络
模程
公用工程
型的
2.2.3 化工生产过程及流程
化工生产工艺流程组织—— 功能分析法
分析每个单元的基本功能和属性，列出不同方案
不同功能单元的实施方法
解：乙烷转化率=（8000-4000）/8000*100%=50% 乙烯的选择性=(3200/28)/(4000 / 30)*100%=85.7%
乙烯的收率=50%*85.7%*100%=42.9%
例2 丙烷脱氢生产丙烯时，原料丙烷处理量为3000kg/h， 丙烷单程转化率为70%，丙烯选择性为96%，求丙烯产量。
不
同
流
程
不同设备型式
方 案
2.2.3 化工生产过程及流程
化工生产工艺流程组织—— 形态分析法
对不同流程方案精确分析评价，择优汰劣
是否满足所要求的技术指标
原
经济指标的先进性
环境、安全和法律
则
技术资料的完整性和可信度
[例]丙烯氨氧化制丙烯腈生产过程
主反应：
C3H6+NH3+1/2O2
CH2= CHCN + H2O
乙腈与水完全互溶，而丙烯腈在水中的溶解 度很小，用水作萃取剂，使两者精馏分离变 得很容易
2.3 化工过程的主要效率指标
生产能力和生产强度 化学反应的效率——合成效率 转化率 选择性 收率 平衡转化率和平衡产率
生产能力
一个设备、一套装置或一个工厂在单位时 间内生产的产品量或处理的原料量
单位 千克/时（kg/h） 吨 /天 (t/d) 万吨/年 (10kt/a)
主要副产物： HCN CH3CN
Q?
如何从吸收塔底流出的水溶液中分离出丙烯 腈和副产物呢？
方案一：将丙烯腈和各副产物同时从水溶液中蒸发 出来，冷凝后再逐个精馏分离；
Q？ 丙烯腈与乙腈的沸点相近，普通精馏 方法难于将它们分离
方案二：采用萃取精馏法先将丙烯腈和HCN解吸出来， 乙腈留在水溶液中，然后再分离丙烯腈和HCN
原料预处理
达到所需状态和规格
化学反应
反应类型、反应器
产品分离与精制
得到符合规格的产品 回收利用副产物
2.2.2 化工生产工艺流程
原料需要经过包括物质和能量转换的一系列加 工，方能转变成所需产品实施这些转换需要有相应 的功能单元来完成，按物料加工顺序将这些功能单 元有机地组合起来，则构筑成工艺流程。将原料转 变成化工产品的工艺流程称为化工生产工艺流程。
？设计能力：
在最佳条件下可以达到的最大生产能力
生产强度
设备的单位体积（或面积）的生产能力 单位： kg/h·m3，t/d·m3
kg/h·m2，t/d·m2
？时空收率
催化剂的生产强度 单位时间、单位体积（质量）催化剂所得产品量
合成效率
原子经济性AE
环境因子
2.3.2 转化率、选择性和收率（产率）
反应温度、压力、浓度、反应时间、原料的纯 度和配比等众多条件是影响反应平衡和速率的重要 因素，关系到生产过程的效率。在本书其他各章中 均有具体过程的影响因素分析，此处仅简述以下几 个重要因素的影响规律。
2.4 反应条件对化学平衡和反应速率的影响
2.4.1 温度的影响
⑴温度对化学平衡的影响 对于不可逆反应不需考虑化 学平衡，而对于可逆反应，其平衡常数与温度的关系为:
解：丙烯产量=3000*70%*96%*42/44=1924.4(kg/h)
2.3.3 平衡转化率和平衡产率的计算
可逆反应达到平衡时的转化率称为平衡转化 率，此时所得产物的产率为平衡产率。在实际生 产中应保持高的净反应速率，不能等待反应达平 衡，故实际转化率和产率比平衡值低。若平衡产 率高，则可获得较高的实际产率。工艺学的任务 之一是通过热力学分析，寻找提高平衡产率的有 利条件，并计算出平衡产率。
化学工艺学电子教案——第二章
化工生产过程及流程
2 化工生产过程及流程
2.2 化工生产过程及流程 2.3 化工过程的主要效率指标 2.4 反应条件对化学平衡和反应速率的影响 2.5 催化剂的性能及使用 2.6 反应过程的物料衡算和热量衡算（自学）
2.2 化工生产过程及流程
2.2.1 化工生产过程