精细化工工艺学第二章

a np × p S= × 100% n A⋅in − n A⋅out
172.2.2. 化学反应的计量学
6 理论收率 当输入反应物A的物质的量为 当输入反应物 的物质的量为 nA⋅in 时，实际上得到的目 的产物P的物质的量 占理论应得到的产物P的物质的量 的产物 的物质的量np占理论应得到的产物 的物质的量 的物质的量 占理论应得到的产物 n A⋅in ⋅ p / a 的百分数称为理论收率 的百分数称为理论收率Yp。 。 a np × （2-5） ） np p Yp = × 100 % = × 100 % p n A , in n A , in × a 转化率、选择性和理论收率三者之间的关系： 转化率、选择性和理论收率三者之间的关系： Y=SX
n A.r n A.in − n A.out XA = = × 100％ n A.in n A.in
2-3） （2-3）
表示A从反应器中输出的量 从反应器中输出的量， 上式中 n A.out 表示 从反应器中输出的量，均以物质的量表 示。 一个化学反应，以不同的反应物为基准进行计算时， 一个化学反应，以不同的反应物为基准进行计算时，可得出 不同的转化率。在计算时应标明是某反应物的转化率。 不同的转化率。在计算时应标明是某反应物的转化率。如没 有指明，通常指的是主要反应物或限制反应物的转化率。 有指明，通常指的是主要反应物或限制反应物的转化率。
2．多种多样的 ． 生产装置和生 产流程
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3．技术密集 ． 度高
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2.1 精细化工的生产特性
1．多品种 ． 国际上精细化工发展的总趋势是： 国际上精细化工发展的总趋势是： 不断地开发新品种、 不断地开发新品种、新剂型和提高新 品种的创新能力。 品种的创新能力。 因此， 因此，多品种不仅是精细化工生产 的一个特征， 的一个特征，也是评价精细化工综合 水平的一个重要标志。 水平的一个重要标志。 目前世界上约有8万种化工产品 万种化工产品， 目前世界上约有 万种化工产品，其 中精细化工产品约5万种 万种。 中精细化工产品约 万种。
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np.in a / p ⋅ n A.in out
2.2.2. 化学反应的计量学
5 选择性 是指某一反应物转变成目的产物， 是指某一反应物转变成目的产物，其理论消耗的摩尔数占 该反应物在反应中实际消耗掉的总摩尔数的百分数。 该反应物在反应中实际消耗掉的总摩尔数的百分数。 某一反应物A转变为目的产物 转变为目的产物P时 某一反应物 转变为目的产物 时，A和P的化学计量系数 和 的化学计量系数 是a/p，设A输入和输出反应器的物质的量为 n A.in n A.out ， 输入和输出反应器的物质的量为 实际生成目的产物的物质的量为np，理论上应消耗的A ，实际生成目的产物的物质的量为 ，理论上应消耗的 则由A生成 的选择性S为 生成P的选择性 的物质的量为 np ⋅ a / p 。则由 生成 的选择性 为：
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2.1 精细化工的生产特性
2．多种多样的生产装置和生产流程 ． 精细化工的多品种、小批量,反映在生 精细化工的多品种、小批量 反映在生 产上表现为经常更换和更新品种， 产上表现为经常更换和更新品种，可以考 虑建立多功能的生产装置和多品种的综合 生产流程， 生产流程，即一套流程装置可以经常改变 产品的品种和牌号，有相当大的适应性， 产品的品种和牌号，有相当大的适应性， 这就可以充分利用设备和装置的潜力， 这就可以充分利用设备和装置的潜力，大 大提高经济效益。 大提高经济效益。
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2.1 精细化工的生产特性
4．商品性强 ． 精细化学品商品繁多， 精细化学品商品繁多 ， 已由通用型向 专用型发展， 商品性强 ， 用户对商品选择性 专用型发展 ， 商品性强， 很高， 市场竞争十分激烈。 很高 ， 市场竞争十分激烈 。 因而应用技术和 技术服务是组织精细化工生产的两个重要环 节。
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2.1 精细化工的生产特性
精细化学品的生产全过程， 化学合成、剂型加工、 精细化学品的生产全过程，由化学合成、剂型加工、商品 三个生产部分组成， 化三个生产部分组成，精细化工的综合生产特性主要表现为 以下几点。 以下几点。
精细化工的生产特性
4．商品性强 ． 1．多品种 ．
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2.2.1概述 概述
所谓反应条件，指的是反应物的摩尔比， 所谓反应条件，指的是反应物的摩尔比，主要反应 反应条件 物的转化率，反应物的浓度，反应过程的温度、 物的转化率，反应物的浓度，反应过程的温度、时 间和压力以及反应剂、辅助反应剂、 间和压力以及反应剂、辅助反应剂、催化剂和溶剂 的使用和选择等。 的使用和选择等。 所谓合成技术 主要指的是非均相接触催化、 合成技术， 所谓合成技术，主要指的是非均相接触催化、相转 移催化、均相络合催化、 移催化、均相络合催化、光有机合成和电解有机合 成以及酶催化等， 成以及酶催化等，这些合成技术将在部分产品的制 造工艺中得到应用。 造工艺中得到应用。 所谓完成反应的方法 完成反应的方法， 所谓完成反应的方法，主要指的是间歇操作和连续 操作的选择，反应器的选择和设计。 操作的选择，反应器的选择和设计。
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（2-6）
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2.2.2. 化学反应的计量学
例如， 苯胺在用浓硫酸进行溶剂烘培磺化时， 例如，100mol苯胺在用浓硫酸进行溶剂烘培磺化时，反应 苯胺在用浓硫酸进行溶剂烘培磺化时 物中含89mol对氨基苯磺酸，2mol未反应的苯胺，另外还 对氨基苯磺酸， 未反应的苯胺， 物中含 对氨基苯磺酸 未反应的苯胺 有一定数量的焦油物等副产物。 有一定数量的焦油物等副产物。则
2.2.2. 化学反应的计量学
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， 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” 化学计量数存在的反应物叫作“限制反应物”， 而某种反应物的量超过“限制反应物” 而某种反应物的量超过“限制反应物”完全反应 的理论量，则该反应物称为“过量反应物” 的理论量，则该反应物称为“过量反应物”。 在式（ 在式（2-1）中，NaNO2和HCl的投料摩尔比 ） 和 的投料摩尔比 都超过了化学计量比，称作“过量反应物” 都超过了化学计量比，称作“过量反应物”，而 苯胺则称作“限制反应物” 苯胺则称作“限制反应物”。
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2.2.2. 化学反应的计量学
3 过量百分数 过量反应物超过限制反应物所需要理论量的 部分占所需理论量的百分数称作“过量百分数” 部分占所需理论量的百分数称作“过量百分数”。 若以ne表示过量反应物的物质的量 表示过量反应物的物质的量， 表示它使 若以 表示过量反应物的物质的量，nt表示它使 限制反应物完全反应所需要的理论物质的量（ 限制反应物完全反应所需要的理论物质的量（摩 尔量），则过量百分数为： ），则过量百分数为 尔量），则过量百分数为：

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2.2.1概述 概述
所谓合成路线，指的是选用什么原料， 所谓合成路线，指的是选用什么原料，经由哪几 合成路线 步单元反应来制备目的产品。 步单元反应来制备目的产品。 所谓工艺路线，指的是对原料的预处理（提纯、 所谓工艺路线，指的是对原料的预处理（提纯、 工艺路线 粉碎、干燥、熔化、溶解、蒸发、汽化、加热、 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、 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） 吸附、萃取、结晶、冷凝、过滤、干燥等）应采 用哪些化工过程（单元操作），采用什么设备和 用哪些化工过程（单元操作），采用什么设备和 ）， 什么生产流程等。 什么生产流程等。
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2.2.2. 化学反应的计量学 1.反应物的摩尔比 反应物的摩尔比
反应物的摩尔比指的是加入反应器中的几种 反应物之间的物质的量之比。 反应物之间的物质的量之比。 这个摩尔比可以和化学反应式中的物质的量 之比相同，即相当于化学计量比。但对于大多数 之比相同，即相当于化学计量比。 有机反应来说， 有机反应来说，投入的各反应物之间的摩尔比并 不等于化学计量比。 不等于化学计量比。这时摩尔比通常以主反应物 为基准来表示。 为基准来表示。
精细化工工艺学 Fine Chemical Technology
第二章 精细化工工艺学基础 及技术开发
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第二章 精细化工工艺学基础及技术开发
2.1 精细化工的生产特性 2.2 精细化工工艺学基础 2.3 精细化工过程开发的一般步骤 2.4 精细化工的技术开发

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2.2.2. 化学反应的计量学
例如：
(2-1)
化学计量比 物质的量 摩尔比
1 1 2 5.00 5.10～5.25 15～20 ～ ～ 1 1.02～1.05 3～4 ～ ～

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2.1 精细化工的生产特性
3．技术密集度高 ．
精细化学品是以商品的综合功能出现的， 精细化学品是以商品的综合功能出现的 ， 这就需要在化学合成中筛选不同的化学结构， 这就需要在化学合成中筛选不同的化学结构 ， 在剂型生产中充分发挥精细化学品自身功能与 其他配合物质的协同作用。 其他配合物质的协同作用 。 从制剂到商品化又 有一复配过程， 有一复配过程 ， 其中内在和外在的多种因素既 相互联系又相互制约， 相互联系又相互制约 ， 这就造成精细化学品的 生产必然是高度技术密集型的。 其次， 生产必然是高度技术密集型的 。 其次 ， 精细化 学品技术开发成功率低， 时间长， 学品技术开发成功率低 ， 时间长 ， 费用高是精 细化学品生产高技术密集的另一个因素， 细化学品生产高技术密集的另一个因素 ， 其结 果必然导致技术垄断性强，销售利润率高。 果必然导致技术垄断性强，销售利润率高。