第五节 精细化工工艺学基础
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精细化工工艺学基础
22/71
3.3 精细有机合成中的溶剂效应 → 3.3.3离子化作用和离解作用→（5）离解性溶剂和离子化溶剂
用三苯基氯甲烷离子原作溶质，可以鉴别各种溶 剂的离子化能力和离解能力。如在SO2溶剂中：
[(C6H5)3Cδ+ —Clδ- ]SO2 K离子化[(C6H5)3C+ ·Cl- ]SO2 黄色，无导电性
3.3 精细有机合成中的溶剂效应 → 3.3.3离子化作用和离解作用→ （4）离子原的离子化方式
双进攻：一种EPD溶剂和一种EPA溶剂或一种两 性溶剂同时进攻离子原的正端和负端，使正离子和 负离子都溶剂化。
19/71
3.3 精细有机合成中的溶剂效应 → 3.3.3离子化作用和离解作用→（5）离解性溶剂和离子化溶剂
[A—B]溶 离子原
[A＋B－]
离子化
[A＋B－]溶
离解 [A＋]溶 + [B-]溶 缔合
溶剂化的离子对
溶剂化的正离子 溶剂化的负离子
溶剂化 （缔合离子）
（溶剂化的独立离子）
离子体
使离子原离子化成离子对的决定因素，是溶剂必 须具有强的EPD性质或EPA性质。而由离子对离解成 独立离子，则溶剂必须具有高的介电常数。因此所用 的溶剂既是离子化溶剂，又是离解性溶剂。
ε>40 ，强极性溶剂，溶质在其中几乎不存在离 子缔合作用。但强极性容易引起离子的溶剂化作用， 从而妨碍离子的自由运动和反应活性。这类溶剂如甲 酸、甲酰胺、二甲基亚砜、环丁砜等。
11/71
3.3 精细有机合成中的溶剂效应 → 3.3.3离子化作用和离解作用→ （3）溶剂介电常数对离解过程的 影响
水的介电常数特别高(ε＝78.4), 所以离子对在水中 几乎完全离解。仅在浓度很高时，才能明显观察到离 子缔合作用。因此水常常作为离子型反应的溶剂。(对 有机反应，水往往不合适)。
3.3 精细有机合成中的溶剂效应 → 3.3.3离子化作用和离解作用→（5）离解性溶剂和离子化溶剂
用三苯基氯甲烷离子原作溶质，可以鉴别各种溶 剂的离子化能力和离解能力。如在SO2溶剂中：
[(C6H5)3Cδ+ —Clδ- ]SO2 K离子化[(C6H5)3C+ ·Cl- ]SO2 黄色，无导电性
3.3 精细有机合成中的溶剂效应 → 3.3.3离子化作用和离解作用→ （4）离子原的离子化方式
双进攻：一种EPD溶剂和一种EPA溶剂或一种两 性溶剂同时进攻离子原的正端和负端，使正离子和 负离子都溶剂化。
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3.3 精细有机合成中的溶剂效应 → 3.3.3离子化作用和离解作用→（5）离解性溶剂和离子化溶剂
[A—B]溶 离子原
[A＋B－]
离子化
[A＋B－]溶
离解 [A＋]溶 + [B-]溶 缔合
溶剂化的离子对
溶剂化的正离子 溶剂化的负离子
溶剂化 （缔合离子）
（溶剂化的独立离子）
离子体
使离子原离子化成离子对的决定因素，是溶剂必 须具有强的EPD性质或EPA性质。而由离子对离解成 独立离子，则溶剂必须具有高的介电常数。因此所用 的溶剂既是离子化溶剂，又是离解性溶剂。
ε>40 ，强极性溶剂，溶质在其中几乎不存在离 子缔合作用。但强极性容易引起离子的溶剂化作用， 从而妨碍离子的自由运动和反应活性。这类溶剂如甲 酸、甲酰胺、二甲基亚砜、环丁砜等。
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3.3 精细有机合成中的溶剂效应 → 3.3.3离子化作用和离解作用→ （3）溶剂介电常数对离解过程的 影响
水的介电常数特别高(ε＝78.4), 所以离子对在水中 几乎完全离解。仅在浓度很高时，才能明显观察到离 子缔合作用。因此水常常作为离子型反应的溶剂。(对 有机反应，水往往不合适)。
精细化工工艺学基础及技术开发PPT教案
B：醇酸配比（mol比）， B1: 1， B2: 1.2， B3: 1.5； C：反应时间(h) ， Cl: 0.5，C2: 1.0， C3: 1.5；
现在希望解决：(1)哪个因素起主要作用，哪个因素 是次要的?(2)各个因素中以哪个水平最好?(3)最优 工艺方案?
2．正交表
(1)定义 最简单的正交表是L4(23)
5.00
10.7
投料摩尔比
1
2.14
投料化学计量数
5
5.35
14 转化率（x）
定义：某一种反应物 A 反应掉的量 NAR 占其向反应器中输入的量 NA,in 的百
分数叫作反应物 A 的转率 xA
xA
N AR N A,in
N N A,in A,out N A,in
100%
同一反应以不同的反应物为计算基准，可得到不同的转化率。
(4)闪点、爆炸极限、必要的安全措施。
(5)毒性、对人体危害、在空气中的允许浓度、必 要的防护措施及中毒后的急救措施。
(6)物料的商品规格、各种杂质和添加剂的允许含 量，价格、供应来源、包装和贮运要求等。
2.1.2 化学计量学
1.反应物的摩尔比
反应物的摩尔比不一定 等于化学计量比
2.限制反应物与过量反应物
0.618法做14次试验，所达到的精度相当于均分法 500次试验结果，试验精度为原试验范围的点1/500， 我们可以证明：做了n次试验后所留下的区间的长度是 原来区间长度的W1-n 倍。
例1. 某橡胶厂生产的微孔胶拖鞋过去一直存在着缩码问题，如10码缩为9码. 分析原因：主要是配方比不合理，其中对收缩率起主要作用的是促进剂、
NR A,in
NR A,out
100%
NR A,in
现在希望解决：(1)哪个因素起主要作用，哪个因素 是次要的?(2)各个因素中以哪个水平最好?(3)最优 工艺方案?
2．正交表
(1)定义 最简单的正交表是L4(23)
5.00
10.7
投料摩尔比
1
2.14
投料化学计量数
5
5.35
14 转化率（x）
定义：某一种反应物 A 反应掉的量 NAR 占其向反应器中输入的量 NA,in 的百
分数叫作反应物 A 的转率 xA
xA
N AR N A,in
N N A,in A,out N A,in
100%
同一反应以不同的反应物为计算基准，可得到不同的转化率。
(4)闪点、爆炸极限、必要的安全措施。
(5)毒性、对人体危害、在空气中的允许浓度、必 要的防护措施及中毒后的急救措施。
(6)物料的商品规格、各种杂质和添加剂的允许含 量，价格、供应来源、包装和贮运要求等。
2.1.2 化学计量学
1.反应物的摩尔比
反应物的摩尔比不一定 等于化学计量比
2.限制反应物与过量反应物
0.618法做14次试验，所达到的精度相当于均分法 500次试验结果，试验精度为原试验范围的点1/500， 我们可以证明：做了n次试验后所留下的区间的长度是 原来区间长度的W1-n 倍。
例1. 某橡胶厂生产的微孔胶拖鞋过去一直存在着缩码问题，如10码缩为9码. 分析原因：主要是配方比不合理，其中对收缩率起主要作用的是促进剂、
NR A,in
NR A,out
100%
NR A,in
精细化工工艺学课件PPT课件
精细化工是国民经济的重要支柱产业之一，对促进相关行业的发展和提升人民 生活水平具有重要作用。此外，随着科技的不断发展，精细化工在高新技术领 域的应用也越来越广泛，成为推动社会进步的重要力量。
精细化工的发展历程与趋势
精细化工的发展历程
自20世纪50年代以来，随着科技的不断发展，精细化工逐渐成为一个独立的产业 。在过去的几十年中，精细化工经历了从传统化工向高科技产业的转变，不断涌 现出新的技术和产品。
萃取设备
利用物质在两种不混溶液体中的溶解度差异进行分离，有 混合澄清槽、萃取塔和离心萃取机等。特点包括高提取率 和低能耗。
设备的操作与维护
操作规程
遵循设备操作规程，确保安全、稳定 和高效运行。
日常维护
定期检查设备运行状况，清洁、润滑 和紧固部件，预防性维护可延长设备 使用寿命。
故障诊断
通过观察、听诊和触诊等方法诊断设 备故障，及时处理可避免生产中断。
精细化工的Байду номын сангаас类
根据应用领域和产品特点，精细化工可以分为多个子领域， 如医药中间体、农药中间体、功能材料、电子化学品等。
精细化工的特点与重要性
精细化工的特点
精细化工具有技术含量高、附加值高、产品种类多样、更新换代快等特点。同 时，精细化工对生产工艺和技术的要求非常高，需要不断进行技术创新和研发。
精细化工的重要性
，具有广泛的用途。
天然气化工原料
天然气是另一种重要的化工原 料，主要成分是甲烷，可用于
合成氨、甲醇等。
煤化工原料
煤是另一种化石燃料，通过煤 化工技术可以转化为各种化学
品，如甲醇、醋酸等。
农副产品化工原料
包括植物和动物资源，如淀粉 、葡萄糖、油脂、蛋白质等，
精细化工的发展历程与趋势
精细化工的发展历程
自20世纪50年代以来，随着科技的不断发展，精细化工逐渐成为一个独立的产业 。在过去的几十年中，精细化工经历了从传统化工向高科技产业的转变，不断涌 现出新的技术和产品。
萃取设备
利用物质在两种不混溶液体中的溶解度差异进行分离，有 混合澄清槽、萃取塔和离心萃取机等。特点包括高提取率 和低能耗。
设备的操作与维护
操作规程
遵循设备操作规程，确保安全、稳定 和高效运行。
日常维护
定期检查设备运行状况，清洁、润滑 和紧固部件，预防性维护可延长设备 使用寿命。
故障诊断
通过观察、听诊和触诊等方法诊断设 备故障，及时处理可避免生产中断。
精细化工的Байду номын сангаас类
根据应用领域和产品特点，精细化工可以分为多个子领域， 如医药中间体、农药中间体、功能材料、电子化学品等。
精细化工的特点与重要性
精细化工的特点
精细化工具有技术含量高、附加值高、产品种类多样、更新换代快等特点。同 时，精细化工对生产工艺和技术的要求非常高，需要不断进行技术创新和研发。
精细化工的重要性
，具有广泛的用途。
天然气化工原料
天然气是另一种重要的化工原 料，主要成分是甲烷，可用于
合成氨、甲醇等。
煤化工原料
煤是另一种化石燃料，通过煤 化工技术可以转化为各种化学
品，如甲醇、醋酸等。
农副产品化工原料
包括植物和动物资源，如淀粉 、葡萄糖、油脂、蛋白质等，
精细化工工艺学—第五章食品添加剂
– 杂质和有机色素。
• 中和、脱色、过滤 • 干燥
2020/5/14
苯甲酸钠生产流程
2020/5/14
5.1.2 山梨酸及盐
• 化学结构式（2，4-己二烯酸）：
CH3CH=CHCH=COOH
• 生产方法（丁烯醛和丙二酸法）：
2020/5/14
生产工艺流程
2020/5/14
5.1.3 其它防腐剂
2020/5/14
2020/5/14
谷氨酸生产方法
• 谷氨酸发酵的原料处理及培养基：
– 淀粉和糊精先水解成葡萄糖；
• 经发酵将葡萄糖转变成谷氨酸：
2C6H12O6+2NH3+3O2→C5H9O4N＋2CO2+6H2O
– 氮源：
• 硫酸铵、氯化铵、氨水、尿素、液氮等
• 谷氨酸的提取、脱色 • 浓缩和结晶
• 面粉处理剂：
– 漂白、增加弹性Байду номын сангаас蓬松、发泡等。
• 品质改良剂：减少肉类加工过程原汁的 流失，防止鱼类冷藏过程蛋白质的变性 ，主要以磷酸盐为主。（P179 表5-3）
2020/5/14
课堂作业
• 什么是食品添加剂？其作用有哪些？ • 对食品添加剂有哪些基本要求？ • 举例说明食品的腐烂变质与防腐机理。 • 常用的调味剂有哪几类？ • 天然色素和合成色素各有何特点？ • 说明苯甲酸钠生产工艺中物料（如甲苯、空气
• 对羟基苯甲酸酯；(P144图5-2)
• 丙酸及其盐（P145 图5-3） CH2=CH2+CO+H2→ CH3CH2 CHO→ → CH3CH 2COOH
2020/5/14
影响因素
• PH值； • 食品污染程度； • 防腐剂在食品中的分散状态； • 加热； • 多种防腐剂共用
• 中和、脱色、过滤 • 干燥
2020/5/14
苯甲酸钠生产流程
2020/5/14
5.1.2 山梨酸及盐
• 化学结构式（2，4-己二烯酸）：
CH3CH=CHCH=COOH
• 生产方法（丁烯醛和丙二酸法）：
2020/5/14
生产工艺流程
2020/5/14
5.1.3 其它防腐剂
2020/5/14
2020/5/14
谷氨酸生产方法
• 谷氨酸发酵的原料处理及培养基：
– 淀粉和糊精先水解成葡萄糖；
• 经发酵将葡萄糖转变成谷氨酸：
2C6H12O6+2NH3+3O2→C5H9O4N＋2CO2+6H2O
– 氮源：
• 硫酸铵、氯化铵、氨水、尿素、液氮等
• 谷氨酸的提取、脱色 • 浓缩和结晶
• 面粉处理剂：
– 漂白、增加弹性Байду номын сангаас蓬松、发泡等。
• 品质改良剂：减少肉类加工过程原汁的 流失，防止鱼类冷藏过程蛋白质的变性 ，主要以磷酸盐为主。（P179 表5-3）
2020/5/14
课堂作业
• 什么是食品添加剂？其作用有哪些？ • 对食品添加剂有哪些基本要求？ • 举例说明食品的腐烂变质与防腐机理。 • 常用的调味剂有哪几类？ • 天然色素和合成色素各有何特点？ • 说明苯甲酸钠生产工艺中物料（如甲苯、空气
• 对羟基苯甲酸酯；(P144图5-2)
• 丙酸及其盐（P145 图5-3） CH2=CH2+CO+H2→ CH3CH2 CHO→ → CH3CH 2COOH
2020/5/14
影响因素
• PH值； • 食品污染程度； • 防腐剂在食品中的分散状态； • 加热； • 多种防腐剂共用
第二章精细化工工艺学基础
第三节
精细化工过程开发的 一般步骤
2、中间实验阶段 由于过程的极端复杂性，往往不能把实验 室的研究成果直接用生产中，而必须经过中间 规模的考察（有时还要辅以大型冷模试验）。 这一步是从实验室过度到生产的关键阶段。在 此阶段中，化学工程知识和手段是十分重要的。 中试的时间对一个过程的开发周期往往具有决 定性的影响。中试要求研究人员具有丰富的工 程知识，掌握先进的测试手段，并能取得提供 工业生产装置设计足够的工程数据，进行数据 处理从而修正为放大设计所需的数学模型。
第三节
精细化工过程开发的 一般步骤
此时，对新过程的经济评价也是中试的重要组 成部分。 3、工业化（生产）阶段： 对于研究开发人员，其主要任务是根据前 两个阶段的研究结果作出工业装置的基础设计， 然后由工程设计部门进行工程和施工设计。但 研究人员应在工业装置建成后，取足必要的现 场数据以最后完善研究开发的各项成果，并形 成一整套技术资料，作为专利推广之用。
第四节 精细化工的技术开发
（2）、对该课题的可行性分析与论证 查找与课题相关的文献资料，写出文献 总结；从中分析比较论证。无论课题来源是什 么，都必须明确课题的目的、意义，是否重复 研究，在科学和技术上的合理性、经济和社会 效益等进行全面的分析。这一步是带有战略性 的。它要求研究人员要有扎实的基础知识和技 巧，又要求其思想敏锐与视野开阔，善于去伪 存真把握过程的内在规律，从而作出正确的判 断。
第三节
精细化工过程开发的 一般步骤
1、实验室研究阶段 它包括根据物理的、化学的基本理论或从 实验现象的启发与推演、或从科技情报资料的 分析等出发，提出一个新的技术思路，然后在 实验室进行探索，明确过程的可能性与合理性， 测定基础数据，摸索工艺条件等。 这一步是带有战略性的。它要求研究人员 要有扎实的基础知识和技巧，又要求其思想敏 锐与视野开阔，善于去伪存真把握过程的内在 规律，从而作出正确的判断。
精细化工基础
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
思考题
1.合成路线与工艺路线是否相同? 2.精细化工新产品开发程序如何？ • 3. 中试的目的是什么？ • 4.精细化工发展的策略有哪些？ • 5.在苯一氯化制取氯苯时，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， 损失1mol。求苯的单程转化率和总转化率。 生产1t氯苯时的原料消耗为多少？
xA =
NAR NA,in *
100%
=
NA,in NA,in
-
NA,out
*
100%
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。
产物 原料 合成
未反应物
NH2
+ H2SO 4
NH2
+
H2O
SO3H
• 苯胺的转化率：
100 - 2
x=
100
*
100%
=
98.00 %
对氨基苯磺酸的选择性：
a p S =
. Np * 100% =
1 1
*
87
NA,in - NA,out
100 - 2
• 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
思考题
1.合成路线与工艺路线是否相同? 2.精细化工新产品开发程序如何？ • 3. 中试的目的是什么？ • 4.精细化工发展的策略有哪些？ • 5.在苯一氯化制取氯苯时，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， 损失1mol。求苯的单程转化率和总转化率。 生产1t氯苯时的原料消耗为多少？
xA =
NAR NA,in *
100%
=
NA,in NA,in
-
NA,out
*
100%
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。
产物 原料 合成
未反应物
NH2
+ H2SO 4
NH2
+
H2O
SO3H
• 苯胺的转化率：
100 - 2
x=
100
*
100%
=
98.00 %
对氨基苯磺酸的选择性：
a p S =
. Np * 100% =
1 1
*
87
NA,in - NA,out
100 - 2
精细化工工艺学
三、转化率
反应掉的 A 量占通入反应器 A 量的百分数。 xA=反应掉原料 A 的量/通入原料 A 的量； 四、选择性转化为目的产物消耗的 A 量与反应掉 A 的总量之比。 S=转化为目的产物的 A 量 /反应掉的 A 量； 五、 收率生成目的产物消耗 A 的摩尔数与通入反应物 A 的摩尔数之比。 yp=转化为目的产物 的原料 A 量/通入的原料 A 量 转化率、选择性、收率之间的关系： 收率=转化率×选择性. 六、质量收率 yw= 所得目的产物的质量/通入某反应物的质量 ； 七、 单程转化率和总转化率对有循环物料的反应系统， 单程转化率指原料一次通过反应器时 的转化率；总转化率指原料经过整个系统的转化率。 2.3 化学反应器 一、间歇操作和连续操作 间歇操作是将反应物料一次加入反应器中， 经一定时间完成特定的反应后， 将产物从反 应器中取出。 连续操作是将各种反应物按一定比例和恒定的速度连续加入反应器中， 同时以恒定的速 度连续排出反应产物。
化：
2、脂肪酸中和：RCOOH+NaOH ——>
RCOONa+H2O 肥皂作为洗涤剂的特点：无毒、安全有效；缺点（1）在冷水中溶解度差，在酸性介质中会 生成不溶性的脂肪酸； （2）不耐硬水，在硬水中会形成不溶性的金属皂，如： RCOOCa 、 R CH 2 CH CH 2 R CH 2 CH CH 2 CH CO H O CH CH 2 CH CH O RCOOMg，它们无去污能力，且会沉积在衣服上使衣服变黄 . R CH 2 CH==C H 2 + CO CO CO CO CH CO O 二、多羧酸皂 OH OH
三、其它羧酸皂(1、松香皂 2、N-酰基氨基羧酸盐 3、聚醚羧酸盐) 3.2.2 硫酸酯盐型阴离子表面活性剂 高级醇及其它含 的化合物均可硫酸化生成硫酸酯盐。 含双键的烯烃也可硫酸化生成 H 2 S O -OH N aO H 4 R O S O 3H R OH R O S O 3N a 硫酸酯盐，经中和后得到各种硫酸酯盐型表面活性剂性剂概述; 一．表面活性 １．界面与表面的概念 界面：物质相与相的分界面。 在各相间存在：气-液、气-固、液-液、液-固和固-固 五种界面。* 表面：当组成界面的两相中有一相为气相时，称为表面。 ２．表面张力：在两相(特别是气-液)界面上，处处存在着一种张力，它垂直与表面的边界， 指向液体方向并与表面相切。把作用于单位边界线上的这种力称为表面张力，用 g 表示， 单位是 N·m-1。 3.表面活性： 如果 a 物质能降低 b 物质的表面张力，通常可以说 a 物质(溶质)对 b 物质(溶 剂)有表面活性 二.表面活性剂 1.概念：加入溶剂中可使溶剂的表面张力大大降低并可明显改变体系的表面状态的物质。 2.表面活性剂的结构特征：结构特征：双亲媒性（两亲结构）—部分是由疏水亲油的碳氢链 组成的非极性基团， 另一部分为亲水疏油的极性基。 这两部分分别处于表面活性剂分子的两 端。为不对称的分子结构。 表面活性剂的基本性质： （1）表面定向：表面活性剂溶液较稀时，其分子在溶液表面形成定向排列。 （2）形成胶束：随表面活性剂浓度逐渐提高，溶液表面形成了单分子膜，溶液中开始形成 胶束。 （3）临界胶束浓度：指表面活性剂形成胶束的最低浓度。 （4）多功能性：具有发泡、消泡、乳化、润湿、去污等功能 表面活性剂分类：1、离子型表面活性剂（阴离子型：主要有四大类（羧酸盐型 、硫酸酯盐 型、磺酸盐型、磷酸酯盐型 ） ；阳离子型（胺盐型 季铵盐型） ；两性离子型（氨基酸型、 甜菜碱型 ） ）2、非离子型表面活性剂（聚氧乙烯型：RO（CH2CH2O）nH 多元醇型） 。 三、表面活性剂的物化性质
《精细化工工艺学》课件
应急处理与事故预防
应急预案
制定针对不同类型事故的应急预案，确保在 紧急情况下能够迅速、有效地应对。
事故预防措施
通过技术改进、安全培训和定期检查等手段 ，预防事故的发生。
CHAPTER
06
精细化工新产品开发与技术进 展
新产品开发的过程与策略
市场需求调研
通过市场调查和数据分析，了解消费者需求和行 业趋势，为新产品开发提供方向。
化和自动化。
国内外精细化工行业的比较与借鉴
国际精细化工行业的发展现状与趋势
01
了解国际精细化工行业的最新发展动态和趋势，包括新产品开
发、技术进步和市场拓展等。
国内精细化工行业的现状与挑战
02
分析国内精细化工行业的发展现状和存在的问题，探讨行业发
展的机遇和挑战。
国内外精细化工行业的比较与借鉴
03
通过比较国内外精细化工行业的差异和特点，借鉴国际先进经
煤
煤是另一种重要的化石燃料，通过不同的 处理方法可以得到酚类、吡啶类等含氧化 合物。
产品的种类与应用
表面活性剂
如肥皂、洗涤剂、化妆品等， 用于清洁、美容、工业等领域 。
药物与农药
如抗生素、杀虫剂等，用于医 疗、农业等领域。
高分子材料
如合成纤维、合成橡胶等，广 泛应用于纺织、交通、建筑等 领域。
香料与染料
04
绿色化学技术
利用绿色化学原理和技术，减 少或消除对人类健康和环境的 负面影响，实现可持续发展。
生物技术
利用生物工程和酶催化等技术 ，开发高效、环保的化工生产
工艺。
纳米技术
利用纳米材料和纳米技术，提 高产品的性能和附加值，拓展
精细化学品的应用领域。
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2
化学工艺学
3
（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
1) 原料的选择和预处理 2) 生产方法的选择及方法原理 3) 生产设备的结构、作用和操作 4) 催化剂的选择和使用 5) 其他物料的影响 6) 操作条件的影响和选定 7) 流程组织 8) 生产控制 9) 产品规格和副产品的分离与利用 10)能量的回收和利用 11)对不同工艺路线和流程的技术经济评比等问题
217 kg 对氨基苯磺酸
（纯度 99% ，分子量93）
（纯度 97%，分子量231.2 ）
对氨基苯磺酸生产，苯胺消耗定额
100 0.461 （t/t） =461kg苯胺 217
21
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
60mol
N
S NA ,in ?
Cl2
R A,in
?
反应器
C6H6
N
R A,out
?
分离器
N
C6H6
S A,out
1 mol
1
C6H6 100 mol 40 mol
61 mol
N
S A,in
100 60
C6H5-Cl 38 mol C6H4-Cl2 1 mol
C6H5-Cl 38 mol C6H4-Cl 2 1 mol
精细化学品开发过程
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
8
精细化工工艺-化学合成型
原料药生产
9
精细化工工艺-配方制剂型
制剂药生产
10
精细化工工艺-化学合成型
新型绿色表面活性 剂APG，可广泛应 用于个人保护用品 （如香波、浴液、 化妆品、牙膏）， 家庭洗涤用品（如 餐具洗涤剂）,工业 清洗剂和农业用化 学品（如农药乳化 增效剂）等方面。
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
6
精细化工工艺学-精细化工生产技术
7
（三）精细化工生产技术的两种类型
4
一、 概 述
（二）精细化工工艺学的主要内容
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
5
（二）精细化工工艺学的主要内容
1. 合成路线
指的是选用什么原料，经由哪几步单元反应制备产品
2. 工艺路线
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
表面活性剂APG生产
11
精细化工工艺-配方制剂型
12
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. Ne - Nt 过量%= 100% 3. 过量百分数
217 97% 231.2 Y 100% 85.6% 100 99% 93
217 Yw 100% 217% 100
20
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。
H2N 100 kg 苯胺
浓 H2SO 4 烘焙磺化
H2N
SO3H
循环反应物A
反应物 A
反应器
产物P
分离器
产物P
单程转化率 =
R R NA N ,in A,outபைடு நூலகம்
N
R A,in
100%
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
22
总转化率 =
S S NA N ,in A,out S NA ,in
100%
例4：苯一氯化制氯苯
循环C6H6
N A ,in N A ,out
100 %
16
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
a Np p Y 100 % N A ,in
NA,in 反
应 器
NA,out
aA
pP
转化率，选择性和收率三者之间的关系：
Y S x
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
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 反
所得目的产物重量 Yw 100% 某输入反应物重量
应 器
NA,out
aA
pP
19
收率含义：输入的反应物中（kg），（回收）变成了多少产物。
例3：苯胺烘焙磺化制对氨基苯磺酸
所得目的产物重量 Yw 100% 某输入反应物重量
H2N 100 kg 苯胺
浓 H2SO 4 烘焙磺化
H2N
SO3H
217 kg 对氨基苯磺酸
（纯度 99% ，分子量93）
（纯度 97%，分子量231.2 ）
对氨基苯磺酸理论收率： 对氨基苯磺酸重量收率：
2.14-2 100% = 7% 2
14
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
N A,in N A,out N AR xA 100% N A,in N A,in
NAR :某反应物A反应掉的量 NA,in 反
应 器
NA,out
NA,in：向反应器输入的量
NA,out:从反应器输出的量
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：
100-61 100%=39.00% 100
1 1 100%=97.44% 100-61 1 38 1 100%=95.00% 100-60 38
100-61 100%=97.50% 100-60
23
Nt
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
13
例1：氯苯硝化制二硝基氯苯
Cl + 2 HNO3 NO2 Cl NO2 + 2 H2O
物料名称 氯苯 硝酸
化学计量比 投料摩尔数 投料摩尔比 1 5.00 1 2 10.70 2.14
限制反应物：氯苯 过量反应物：硝酸 硝酸过量百分数：
17
例2：苯胺烘焙磺化制对氨基苯磺酸
H2N
浓 H2SO 4 烘焙磺化
H2N
SO3H
87 mol 对氨基苯磺酸 100 mol 苯胺 2 mol 未反应苯胺
若干焦油物
100 2 100% 98.00% 苯胺转化率： x 100 1 87 1 100% 87.78% 生成对氨基苯磺酸的选择性： S 100 2 1 87 1 100% 87.00% 生成对氨基苯磺酸的理论收率： Y 18 100
aA
pP
15
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 NA,in 反 应 尔数占该反应中实际消耗反应物总摩尔 器 数的百分数
NA,out
aA
？
pP
Np
aA
pP
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 a
S
p
Np
第一章 绪论
Chapter 1 Introduction
第五节 精细化工工艺学基础
Chemical Engineering Department
一、 概 述
（一）化学工艺学的研究范畴
1. 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。 1) 无机化工工艺学 2) 基本有机化工工艺学：石油化工工艺学、煤化工工 艺学等 3) 高聚物合成工艺学 4) 精细化工工艺学 5) 生物工艺学：发酵工艺学、氨基酸工艺学等
化学工艺学
3
（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
1) 原料的选择和预处理 2) 生产方法的选择及方法原理 3) 生产设备的结构、作用和操作 4) 催化剂的选择和使用 5) 其他物料的影响 6) 操作条件的影响和选定 7) 流程组织 8) 生产控制 9) 产品规格和副产品的分离与利用 10)能量的回收和利用 11)对不同工艺路线和流程的技术经济评比等问题
217 kg 对氨基苯磺酸
（纯度 99% ，分子量93）
（纯度 97%，分子量231.2 ）
对氨基苯磺酸生产，苯胺消耗定额
100 0.461 （t/t） =461kg苯胺 217
21
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
60mol
N
S NA ,in ?
Cl2
R A,in
?
反应器
C6H6
N
R A,out
?
分离器
N
C6H6
S A,out
1 mol
1
C6H6 100 mol 40 mol
61 mol
N
S A,in
100 60
C6H5-Cl 38 mol C6H4-Cl2 1 mol
C6H5-Cl 38 mol C6H4-Cl 2 1 mol
精细化学品开发过程
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
8
精细化工工艺-化学合成型
原料药生产
9
精细化工工艺-配方制剂型
制剂药生产
10
精细化工工艺-化学合成型
新型绿色表面活性 剂APG，可广泛应 用于个人保护用品 （如香波、浴液、 化妆品、牙膏）， 家庭洗涤用品（如 餐具洗涤剂）,工业 清洗剂和农业用化 学品（如农药乳化 增效剂）等方面。
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
6
精细化工工艺学-精细化工生产技术
7
（三）精细化工生产技术的两种类型
4
一、 概 述
（二）精细化工工艺学的主要内容
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
5
（二）精细化工工艺学的主要内容
1. 合成路线
指的是选用什么原料，经由哪几步单元反应制备产品
2. 工艺路线
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
表面活性剂APG生产
11
精细化工工艺-配方制剂型
12
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. Ne - Nt 过量%= 100% 3. 过量百分数
217 97% 231.2 Y 100% 85.6% 100 99% 93
217 Yw 100% 217% 100
20
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。
H2N 100 kg 苯胺
浓 H2SO 4 烘焙磺化
H2N
SO3H
循环反应物A
反应物 A
反应器
产物P
分离器
产物P
单程转化率 =
R R NA N ,in A,outபைடு நூலகம்
N
R A,in
100%
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
22
总转化率 =
S S NA N ,in A,out S NA ,in
100%
例4：苯一氯化制氯苯
循环C6H6
N A ,in N A ,out
100 %
16
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
a Np p Y 100 % N A ,in
NA,in 反
应 器
NA,out
aA
pP
转化率，选择性和收率三者之间的关系：
Y S x
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
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 反
所得目的产物重量 Yw 100% 某输入反应物重量
应 器
NA,out
aA
pP
19
收率含义：输入的反应物中（kg），（回收）变成了多少产物。
例3：苯胺烘焙磺化制对氨基苯磺酸
所得目的产物重量 Yw 100% 某输入反应物重量
H2N 100 kg 苯胺
浓 H2SO 4 烘焙磺化
H2N
SO3H
217 kg 对氨基苯磺酸
（纯度 99% ，分子量93）
（纯度 97%，分子量231.2 ）
对氨基苯磺酸理论收率： 对氨基苯磺酸重量收率：
2.14-2 100% = 7% 2
14
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
N A,in N A,out N AR xA 100% N A,in N A,in
NAR :某反应物A反应掉的量 NA,in 反
应 器
NA,out
NA,in：向反应器输入的量
NA,out:从反应器输出的量
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：
100-61 100%=39.00% 100
1 1 100%=97.44% 100-61 1 38 1 100%=95.00% 100-60 38
100-61 100%=97.50% 100-60
23
Nt
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
13
例1：氯苯硝化制二硝基氯苯
Cl + 2 HNO3 NO2 Cl NO2 + 2 H2O
物料名称 氯苯 硝酸
化学计量比 投料摩尔数 投料摩尔比 1 5.00 1 2 10.70 2.14
限制反应物：氯苯 过量反应物：硝酸 硝酸过量百分数：
17
例2：苯胺烘焙磺化制对氨基苯磺酸
H2N
浓 H2SO 4 烘焙磺化
H2N
SO3H
87 mol 对氨基苯磺酸 100 mol 苯胺 2 mol 未反应苯胺
若干焦油物
100 2 100% 98.00% 苯胺转化率： x 100 1 87 1 100% 87.78% 生成对氨基苯磺酸的选择性： S 100 2 1 87 1 100% 87.00% 生成对氨基苯磺酸的理论收率： Y 18 100
aA
pP
15
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 NA,in 反 应 尔数占该反应中实际消耗反应物总摩尔 器 数的百分数
NA,out
aA
？
pP
Np
aA
pP
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 a
S
p
Np
第一章 绪论
Chapter 1 Introduction
第五节 精细化工工艺学基础
Chemical Engineering Department
一、 概 述
（一）化学工艺学的研究范畴
1. 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。 1) 无机化工工艺学 2) 基本有机化工工艺学：石油化工工艺学、煤化工工 艺学等 3) 高聚物合成工艺学 4) 精细化工工艺学 5) 生物工艺学：发酵工艺学、氨基酸工艺学等