1、精细化工工艺学1PPT课件课程基本内容与学习方法n基本内容：基本内容：本课程面向应用化学专业、化学专业、化工专业的本专科生，目的是培养学生综合运用化学化工基础知识的能力。让大家了解和掌握精细化学品的基本概念和特点、化学结构、合成和生产方法及其应用，了解精细化学品国内外发展的新特点、新动向。重点在于化工工艺，包括合成路线(对加工或配方无此项)、工艺路线、操作方法。 合成路线：采用何种起始原料、采用几步反应来制备目标产物，要求合成路线简单、高效、原料易得、成本低等。与精细化学品化学有重叠。2PPT课件22:46:563工艺路线：将合成路线或加工工艺付诸实施，包括原材料预处理、化学反应过程、后产物处
2、理等。操作方法：指采用何种反应器、何种操作形式来完成精细化学品的合成。如采用间歇操作还是连续操作等。授课方法与学习方法：授课方法与学习方法：1. PPT为主，板书为辅。2. 自学与听课相结合。3PPT课件绪论一、精细化工：概念与范畴一、精细化工：概念与范畴二、精细化学品的分类二、精细化学品的分类三、精细化学品与精细化工的特点三、精细化学品与精细化工的特点四、精细化工发展概况四、精细化工发展概况五、精细化学品现状与需求预测五、精细化学品现状与需求预测六、国内精细化工的最新进展六、国内精细化工的最新进展七、精细化工与人才七、精细化工与人才4PPT课件一、精细化工:概念与范畴5PPT课件石油化工石油
3、化工22:46:5661、精细化学品和通用化学品6PPT课件代表性的精细化工产品22:46:567涂料化妆品药品添加剂7PPT课件化工产品 通用化学品：从廉价、易得的天然资源（如煤、石油、天然气和农副产品等）开始，经一次或数次化学加工制成的最基本的化工原料。通常以其主要的化学成分名称来命名。如乙烯，氯乙烯，乙醇，乙烷等。精细化学品（Fine Chemicals） :指对基本化学工业生产的初级或次级化学品进行深加工而制取的具有特定功能、特定用途、小批量、多品种、附加价值高、技术密集的一类化工产品。如医药,化学试剂等。8PPT课件2.精细化工（fine chemical Technology) 是
4、精细化学工业的简称，“生产精细化学品和专用化学品的工业” 。它是在20世纪70年代开始形成的独立学科和高新产业。 按照国家自然科学技术学科分类标准,精细化工的全称应为“精细化学工程”,属化学工程学科范畴。9PPT课件 精细化工产品起始原料 基础有机原料 基本有机化学品 高分子材料3.3.精细化学品的生产过程精细化学品的生产过程 初始原料：煤、石油、天然气、农林副产品 基础有机原料：乙烯、丙烯、丁二烯、苯、（甲苯）、二甲苯、（乙炔、萘）、合成气等 基本有机化学品（有机中间体）：醇、醛、酮、酸、胺类、酚类、卤代物、硝基化合物等 高分子材料：塑料、合成橡胶、合成纤维精细化工产品：医药、染料、农药、涂
5、料、表面活洗涤剂、催化剂等几十种。10PPT课件4.精细化学品和专用化学品的区别（欧美国家对精细化学品的划分,中国和日本将此两种归为一类即精细化学品）欧美国家将精细化学品和专用化学品区别开：精细化学品：把产量小、按不同化学结构进行生产和销售的化学物质。专用化学品：把产量小、经过加工配制、具有专门功能或最终使用性能的产品。中国、日本划分比较粗略，强调以功能性为主，既包括纯化合物也包括复配物和聚合物：将上述两类产品统称为精细化学品。基于各国专家对精细化学品的定义差别：欧美与中日划分不同11PPT课件精细化学品 专用化学品 单一化合物，可用分子式表示 很少为单一化合物（常为复合物、配方物，不能用分子
6、式表示成分） 一般为非最终使用性产品，用途较广 为最终使用产品，用途面窄，应用单一 由一种方法或类似方法制造 不同厂家产品有差别，甚至完全不同按所含化学成分销售 按功能销售（食品、化妆、药用等）产品生命期较长； 生命期短，更新快 附加值较低 附加值较高，技术机密性强 12PPT课件二、精细化学品的分类二、精细化学品的分类13PPT课件 精细化学品与国民经济的各个领域，以及人们日常生活密切相关，因此门类很多。由于各国精细化工生产发展不平衡，根据各自精细化工的生产发展现状，各国分类有差别，有的国家分的细一些，有的国家粗一些。 l 日本：1985年版精细化工年鉴分为35个门类。l 中国：1986年3
7、月原化学工业部精细化工产品分类暂行规定将其分为11类，近年有人将其分为18类。14PPT课件 日本：医药、合成染料、农药、有机颜料、稳定剂、涂料、粘合剂、香料、化妆品、表面活性剂、肥皂与合成洗涤剂、印刷油墨、增塑剂、橡胶助剂、摄影感光材料、催化剂、试剂、高分子絮凝剂、石油添加剂、食品添加剂、兽药与饲料添加剂、纸浆与纸用化学品、塑料添加剂、金属表面处理剂、汽车用化学品、芳香除臭剂、工业用防菌防霉剂、脂肪酸、稀土、精细陶瓷、健康食品、有机电子材料、功能高分子、生物技术和酶利用等。 15PPT课件 中国（18类）：医药和兽药、农药、粘合剂、涂料、染料和颜料、表面活性剂与合成洗涤剂、三大合成材料用助剂
8、、香料、感光材料、试剂和高纯物、食品和饲料添加剂、石油用化学品、造纸用化学品、功能高分子材料、化妆品、催化剂、生化酶、无机精细化学品。 16PPT课件三、精细化学品与精细化工的特点三、精细化学品与精细化工的特点17PPT课件 精细化学品的特点： 产品功能性强（专用性） 批量小 品种多 利润率高 更新换代快18PPT课件 精细化工的特点： 多品种、小批量 综合生产流程和多功能生产装置 高技术密集度 大量应用复配技术 新产品开发周期长，费用高，但附加值高，利润大。 商品性强、市场竞争激烈生产属性生产属性经济属性经济属性商业属性商业属性19PPT课件 多品种、小批量 每种精细化工产品均具有其特定功能
9、和专用性质，生产的针对性很强，以满足社会的不同需要，因此它们不可能象基本化工产品那样大批量生产。20PPT课件综合生产流程和多功能生产装置 虽然精细化学品品种繁多，但是从合成角度看，其合成单元不外乎十几个，后处理设备也具有相近之处。尤其是一些同系列产品，其合成设备有很多相似之处。因此许多工厂广泛采用多品种综合生产装置（多功能生产装置 ），一套生产装置可生产多种产品（或经过简单调整组合即可生产不同产品），以适应精细化工产品多品种、小批量的特点。（有人称之为模块式、积木式）。 如聚醚装置，可生产非离子表面活性剂、破乳剂、泡沫塑料等。 21PPT课件 高技术密集度 精细化工是综合性强的技术密集型工业
10、，生产流程长。不仅要考虑化学合成、分离复配，还必须考虑如何使之商品化。这要求多学科、多种技术相互配合，并综合运用。涉及的学科：化学、物理、生理、工程技术、经济等。22PPT课件大量应用复配技术 （1）（精细化工产品的作用往往是）多种化学组分的综合效应：为了满足各种专门用途的需要，单一组分往往无法满足其要求，必须进行多组分复配（即配方）。 （2）需要加工助剂和复合多功能添加剂：有些产品要求加工成多种剂型（粉剂、粒剂、可湿剂、乳剂、液剂等），因此需要加入加工助剂；有些产品需要多种功能，因此必须加入多种试剂复配。23PPT课件（3）增效、改性的需要：采用复配技术所推出的商品，具有增效、改性和扩大应用
11、范围等功能，其性能往往超过组成单一的产品（即所谓协同效应）。 因此，掌握复配技术是使精细化工产品具备市场竞争能力的一个极为重要的方面，但这也是我国目前精细化工发展上的一个薄弱环节。 24PPT课件 新产品开发周期长，费用高 精细化工属高技术密集型行业，因此研究开发（R & D）投资高、成功率低、时间长。25PPT课件商品性强、市场竞争激烈 精细化学品商品繁多，商品性很强，用户对商品的选择性很高，市场竞争非常激烈，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。国外所有精细化工企业极其重视技术开发和应用技术、技术服务这些环节间的协调，反映在人员配备比例上，技术开发、生产经营（不包括工人）
12、和产品销售（包括技术服务）大体为2:1:3。26PPT课件四、精细化工发展概况27PPT课件精细化工发展概况中国精细化工发展概况中国我国精细化工的基础较为薄弱，与国外先进水平相比差距较大，尤其是高新技术的精细化工发展水平更低。自改革开放后，我国已把精细化工的发展列入国民经济的战略重点，并在政策和资金上予以倾斜。目前，精细化工业已成为我国化学工业中一个重要的独立分支和新的经济效益增长点。我国出台的“十一五”化学工业科技发展纲要又将精细化工列为“十一五”期间优先发展的六大领域之一。28PPT课件 目前情况：目前情况：中国精细化工业生产企业约8000多家，主要分布在长江三角洲、珠江三角洲和环渤海湾地
13、区，生产的产品品种数达30000种以上，年产量约1300多万吨，年产值约3900亿元。29PPT课件（1 1） 中国精细化工行业已有相当的基础和规模中国精细化工行业已有相当的基础和规模： 制药业将呈高增速发展，平均年增速为813。年销售额已达100亿美元，中国已成为世界第7大药品生产国，预计到2010年将位居世界第5，销售额可达150亿美元30PPT课件 传统精细化学品染料、涂料、化学农药、精细无机化工产品等基础较好，生产规模较大31PPT课件 大部分产品已基本能满足国内市场的需求，还有相当数量的出口。有少数产品在国际市场上也占比较重要的位置，如柠檬酸、山梨酸、糖精、香兰素等 部分以植物资源为
14、原料的产品处于世界前列，如甜叶菊、茶多酚、木糖醇、天然色素等32PPT课件（2 2）产业布局：）产业布局： 精细化工产业大部分分布在浙江、江苏、 山东、 上海、天津和广东等沿海地区 20世纪80年代后，先后在北京、济南、无锡、杭州等地分别建立了饲料添加剂、食品添加剂、电子化学品、 表面活性剂、水处理化学品、油田化学品、造纸化学品等多个研发中心33PPT课件 20世纪90年代中期，根据各地区化工基础和特点，在全国建立了南通、苏州、无锡、中山、抚顺、湘潭、台州、湖州、泸洲、德阳、芜湖、滨州、开封、辛集、沙市等十五个精细化学品生产基地。每个基地从事不同领域的化学品生产，发挥各自的特点和优势 中国石化
15、和中国石油则集中了燃料和润滑油添加剂、炼油和石油化工催化剂等主要精细化工产品的生产，发挥了行业优势34PPT课件 （3 3）主要差距及存在问题）主要差距及存在问题 技术水平低仅相当于发达国家20世纪80年代末90年代初的水平，原材料消耗以及生产成本均高于国外同类产品 企业规模小我国有数千厂家，与国外相比，规模小。如我国饲料磷酸氢钙生产企业，多数为500010000吨规模。而国外多为10万吨级以上，最大为50万吨以上35PPT课件 产品品种少如饲料添加剂，全世界有300多种，而我国不足100种；食品添加剂全世界有14000多种，而我国仅为国外的一半 产品档次低如合成胶粘剂，我国现多为脲醛胶、聚乙
16、烯醇缩甲醛等，热熔胶产量仅占合成胶粘剂总量的3。我国胶粘剂产量占全世界的15以上，而产值仅占7.336PPT课件 低水平重复建设严重地方行为、企业行为、无序、缺乏规划 环境污染严重企业规模小、资金薄弱，有的又近农村，对环保不够重视。有些因环保问题在国外不允许上的项目转移到国内等。造成严重环境污染37PPT课件五、精细化学品现状与需求预测38PPT课件 食品添加剂全世界有14000多种食品添加剂，其中直接使用的有3000多种，常用的680种。销售额约150亿美元；美、欧、日约占销售额的80。预计今后几年消费的增长速度为35。 我国食品添加剂产量为180万吨以上，产值约170亿元。其中产量比较大的
17、品种有：味精6.5万吨,柠檬酸35万吨（其中80出口）。预计未来几年，我国食品添加剂将以5的速度增长。39PPT课件 表面活性剂全世界有5000多个品种，表面活性剂消费量约为1250万吨，2005年全世界表面活性剂市场需求量在1300万吨以上。美国产量为385万吨，我国为157.23万吨（2002年）。 据我国轻工总会预测，2005年我国合成洗涤剂产量达到400万吨，相当于人均消费3公斤。这一数据，远低于世界平均消费水平。40PPT课件六、国内精细化工的最新进展41PPT课件（1 1）中国石化中国石化是我国生产精细化工原料和中间体以及精细化工产品的主要大型国有企业，在精细化工产品方面，尤其在炼
18、油催化剂、油品添加剂、塑料和橡胶助剂等产品生产上占有重要地位。国内精细化工的最新进展大型国有企业42PPT课件 C5石油树脂中国石化在C5石油树脂的生产方面发展较快。上海石化公司建成2.5万吨/年C5分离和综合利用项目，上海石化与埃克森美孚公司合资组建金森石油树脂公司，目前生产C5石油树脂2.5万吨/年，扬子石化也与伊士曼公司成立合资公司生产1.8万吨/年加氢C5石油树脂。 新上装置及新产品上海石化2500吨芳樟醇工业装置 、丙酸（南京扬巴） 、丁辛醇装置(齐鲁)、各类石油化工催化剂(长岭炼化公司催化剂厂，齐鲁石化公司催化剂厂 )43PPT课件 C5石油树脂由石油裂解副产品-碳五馏份间戊二烯合
19、成。可用于制造压敏粘合剂、热熔胶熔剂、热熔涂料封装材料、热熔交通标志涂料，橡胶增粘剂、油漆和清漆、印刷油墨等。 芳樟醇（Linalool）用于配制各种花香型香精和合成维生素C。芳樟醇是香水香精、家化产品香精及皂用香精配方中使用频率最高的香料品种，现在全世界的年用量达一万多吨。芳樟醇也是重要的化工原料。产品用途产品用途44PPT课件（2）中国石油中国石油也是我国生产精细化工原料和中间体以及精细化工产品的主要企业，在精细化工产品方面，尤其在炼油催化剂、油品添加剂、油田化学品等产品生产上占有重要地位。45PPT课件 C5石油树脂兰州化学工业公司投产8000吨/年C5石油树脂加氢装置。 新上装置及新产
20、品锦州石化4万吨重芳烃装置，大庆炼化公司7.3万吨/年聚丙烯酰胺系列油田化学品、吉化公司1.5万吨/年甲基异丁基酮（MIBK）装置、 7万吨/年苯胺装置、丁醇和辛醇 、异丙醇、异辛酸及其盐类、香兰素、各类石油化工催化剂(兰州炼油化工催化剂厂、抚顺石油化工三厂催化剂厂 )46PPT课件 重芳烃均三甲苯、偏三甲苯、连三甲苯、偏苯三酸酐、进一步开发人造麝香产品 甲基异丁基酮（MIBK）主要用于涂料溶剂、稀有金属萃取剂、医药和农药溶剂、润滑油脱蜡剂和化学合成原料 异辛酸及其盐类主要做各类不饱和聚酯树脂促进剂、催化剂；涂料、油墨催干剂；聚氯乙烯加工助剂；金属加工和润滑助剂；油品添加剂；橡胶硫化促进剂产品
21、用途产品用途47PPT课件 香兰素香草醛，C8H8O3，食用香料，有独特的奶油香甜味，广泛用于食品、烟酒和香料工业 广泛用于配制香草、巧克力、奶油等香精，用量可达25-30%；直接用于饼干、糕点，用量0.4-0.1%；冷饮0.01-0.3%；糖果0.2-0.8%。此外，本品还有抗真菌活性。产品用途产品用途48PPT课件 化工园区的建设和发展中国对化工产品和精细化学品需求的不断增长，促进了国家和地方化工园区的建设与发展。许多化工园区都将精细化学品和专用化学品列为重要发展项目。国内精细化工的最新进展化工园区 中国各地化工园区的快速发展为外商寻求发展提供了商机，使外商在华投资力度加大，成为外商投资的
22、热土和中国经济增长的热点，这也为中国精细和专用化学品工业的发展提供了良机。49PPT课件 化工园区的分布上海化学工业园区（漕泾）、南京化学工业区、江苏扬子江国际化学工业区（张家港）、中国精细化学工业泰兴园区 、中国精细化工（常州）开发园区 、中国石油化学（泰州）开发园区 、江西星火化工区（九江）、重庆长寿化工园区 、浙江杭州湾精细化工区（上虞）、珠海石化基地 、广东茂名石化工业区 、沧州临港化工园区 、齐鲁化学工业区、抚顺石化工业园区等。50PPT课件 上海化学工业园区（漕泾）园区期望吸收投资250亿美元（04年已到位80亿，建设面积23.4平方公里)。装置与产品：裂解、聚氨酯、聚碳酸酯、颜料
23、、涂料、MDI（二苯甲烷二异氰酸酯） 、TDI（甲苯二异氰酸酯） 、聚醚多元醇 、氟化学品、四氢呋喃/聚四氢呋喃(THF/PolyTHF) 、生物医药 、高纯度CO 等。 毗邻上海石化51PPT课件 南京化学工业区-重点发展石油化工业、基本有机原料、精细化工、高分子材料、生命医药、新型化工材料等六大支柱产业。园区规划面积45平方公里，计划投资600亿 ，一期26平方公里（长芦片区）主要为石油与天然气化工、有机化工原料、精细化工等。碳黑、醋酸乙烯、聚甲醛、甲基丙烯酸甲酯装置等。 化工园区将与金陵石化、扬子石化、南化公司、南京化工厂等大企业联成一片，形成总面积约100平方公里的沿江化工产业带。52
24、PPT课件 苏州（张家港）精细化工园-重点发展五大合成树脂工业为主 。雪佛龙菲利浦斯13万吨/年PS（聚苯乙烯树脂）和陶氏-旭化成合资的12万吨/年PS项目已投产，陶氏化学公司正在建设胶乳和环氧树脂装置，杜邦旭化成合资约2万吨/年聚甲醛、100万吨的液体硫磺制酸、日本油墨化学品公司（DIC）在张家港的江苏扬子国际工业园区内建设多功能工厂，产品聚氨酯树脂、改性剂和涂料树脂等。精细化工园将形成硫化工、氯化工、 煤化工“三位一体”的产品架构。53PPT课件 中国精细化学工业泰兴园区-计划发展特种化学品生产 。园区规划面积40平方公里（现面积为20平方公里），现已成为全国最大的高品质氯乙酸、聚丙烯酰胺
25、生产基地，靛蓝产量和出口量位居世界第一，计划采用先进技术改造区内现在的高能耗、高污染的农药、染料、医药中间体，同时发展新领域精细化工、塑料加工助剂和特种合成材料。54PPT课件 中国石油化学（泰州）开发园区-规划60平方公里园区（一期9.58平方公里）。国内最大的甲烷氯化物生产企业江苏梅兰集团、国内最大的甲乙酮生产企业江苏陵光集团、扬子江药业集团、新加坡金鹰纸业和韩国LG等已纷纷入园。到“十一五”末，进区石化企业超亿元项目将达50家，销售增加值达500800亿元，可望成为国内外知名的石化工业园区。55PPT课件 中国精细化工（常州）开发园区-目前已有72家化工企业在此落户，其中有世界500强中
26、的日本普利司通轮胎公司和韩国现代公司等知名企业。目前，已累计投资近200亿元。56PPT课件 江苏省-江苏省依托化工园区，加快实施新一轮化工沿江沿海开发，抢抓国际化工产业转移机遇，将江苏化工建设成为国际化工产业基地，其中，发展精细化工是极其重要的一环。预计2005年全省化工销售收入达到2288亿元，精细化工产品产值率在2005年达到45，2010年达到50，接近发达国家先进水平；2010年石油化工技术基本接近国际先进水平，精细化工达到20世纪90年代末水平。其中，苏锡常沿江连片的精细化工，园区形成以合成树脂、有机原料农药中间体、染料中间体、医药中间体、生物化工、氟化工、化工新材料、感光材料等为
27、特色的精细化工、专用化学品工业区。57PPT课件 浙江杭州湾精细化工区(上虞) -其开发拟使每平方公里每年产出效益达10亿元。上虞化工区历来是中国颜料和染料领先的生产地，上虞生产的分散性染料占中国产量的40和全球产量的25。已有近百家公司在此落户，其中有10多家染料公司（龙盛化工公司年产分散染料10万吨，世界第一）。其他公司产品有医药中间体、生物化学品、工业表面活性剂和水处理剂。杭州湾是继亚马逊河湾的世界第二大潮汐区，高低潮位落差达8米。当地排放的污水允许COD为300PPm，而其他地区允许COD为80PPm,得天独厚的自净能节减了排水处理费用。该区可接受工厂1000PPm COD的废水在集中
28、设施中处理后排放，园区内己拥有10万吨/年污水处理场。58PPT课件 沧州临港化工园区 -我国北方最大化工园区 。规划100平方公里，一期26平方公里。以3家大型化工企业（神华、沧州化工等）和港口为依托，以石化、氯碱和精细化工有机结合，协调发展。到2010年投资120亿，销售收入150亿；2020年，投资300亿，销售收入600亿；到2050年建成具有国际影响力的化学工业中心和化学品基地。近期产品：40万吨PVC树脂项目（总投资18亿元）、年产5000吨间氨基苯磺酸项目（总投资1亿元）、酞氰蓝技改项目（投资6000万元）、溴素、氯化镁、氢氧化镁项目等。59PPT课件 齐鲁化学工业区 -山东省与
29、中国石化合作。面积42.11平方公里（齐鲁石化等企业的现有区22平方公里，新规划20.11平方公里）。齐鲁化工区有5个功能区块：炼油化工园区、乙烯联合化工园区、伊士曼项目化工园区、精细化工园区、塑料加工（出口加工）及化工塑料产品技术贸易园区。定位：以石油化工、煤化工、氯碱化工的“三化”有机结合发展为主线，依托齐鲁石化公司原料优势，发展配套和加工产品。主导产品为石油化工产品、碳一化学品、精细化工产品、高分子材料、综合性深加工产品、高新技术生物医药产品等。60PPT课件22:46:5861第七章 精细化工的发展机遇、趋势以及精细化工专业毕业生就业61PPT课件22:46:5862 我国现代精细化工
30、发展的四个机遇我国现代精细化工发展的四个机遇现代精细化工关系到国家的安全，是中国的支柱产业之一精细化工定位为高新技术世界性产业结构调整高新技术的发展推动了精细化工的发展，二者互动发展62PPT课件22:46:5863纳米技术与精细化工的结合纳米聚合物、纳米日用化工、粘合剂和密封胶、涂料、高效助燃剂、贮氢材料、催化剂。现代生物化工与精细化工的结合维生素、生物农药、生物表面活性剂。集中化方向发展，有利于提高产品质量、有利于降低成本、有利于三废处理、有利于市场化竞争发展趋势发展趋势 现代精细化工的发展重点及动向现代精细化工的发展重点及动向各类新型化工材料（功能高分子材料、复合材料）、新能源、电子信息
31、技术、生物技术（包括发酵技术、生物酶技术、细胞融合技术、基因重组技术等）、航空航天技术和海洋开发技术等。63PPT课件22:46:5864 就业市场广阔就业市场广阔行业的进步，企业的发展，需要优秀的专业人才作支撑。精细化工专业的毕业生每年的一次就业率高达95%以上。精细化工企业的经济效益普遍较好，精细化工产品出口和国内市场潜力巨大，精细化工产品开发前景广阔，所以精细化工专业毕业生的社会容量很大。目前中国精细化工企业规模不是很大，大的企业相对较少，急需技术人才进行技术支撑。64PPT课件65PPT课件二二 精细化工过程开发的一般步骤精细化工过程开发的一般步骤一一 精细化工工艺学基础精细化工工艺学
32、基础l化学计量学化学计量学l配方研究配方研究66PPT课件化学计量学化学计量学l 化学计量关系化学计量关系:在化学反应进行的过程中，反在化学反应进行的过程中，反应物及产物量的变化，必定符合一定关系应物及产物量的变化，必定符合一定关系,即即所谓化学计量关系。所谓化学计量关系。l 化学计量学化学计量学: :就是研究反应物系组成改变的数就是研究反应物系组成改变的数学关系的科学。学关系的科学。一一 精细化工工艺学基础精细化工工艺学基础67PPT课件一、反应物的摩尔比一、反应物的摩尔比l反应物的摩尔比指的是加入反应器中的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摩尔数之比。几种反应物之间的摩尔数
33、之比。l理论上这个摩尔比可以和化学反应式的理论上这个摩尔比可以和化学反应式的摩尔数之比相同，即相当于化学计量比。摩尔数之比相同，即相当于化学计量比。l实际上对于大多数有机反应来说，投料实际上对于大多数有机反应来说，投料的各种反应物的摩尔比并不等于化学计的各种反应物的摩尔比并不等于化学计量比。量比。 68PPT课件二、限制反应物和过量反应物二、限制反应物和过量反应物l 化学反应物不按化学计量比投料时，其中以化学反应物不按化学计量比投料时，其中以最小化最小化学计量数存在学计量数存在的反应物叫做的反应物叫做“限制反应物限制反应物”。而某种。而某种反应物的量反应物的量超过限制反应物超过限制反应物完全反
34、应的理论量，则该完全反应的理论量，则该反应物称为反应物称为“过量反应物过量反应物”。l 过量反应物超过限制反应物所需理论量部分占所需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叫做理论量的百分数叫做“过量百分数过量百分数”。若以。若以Ne表示过表示过量反应物的摩尔数，量反应物的摩尔数，Nt表示它与限制反应物完全反应表示它与限制反应物完全反应所消耗的摩尔数，则过量百分数为：所消耗的摩尔数，则过量百分数为：过量100tteNNN69PPT课件 三、转化率（三、转化率（x）l 某一种反应物某一种反应物A反应掉的量占其向反应器中输反应掉的量占其向反应器中输入量的百分数称反应物入量的百分数
35、称反应物A的转化率的转化率xA。100,inAoutAinAinAARANNNNNx70PPT课件当加入反应器中反应物的摩尔比等于化学反应方当加入反应器中反应物的摩尔比等于化学反应方程式的计量关系时程式的计量关系时各反应物的转化率的关系各反应物的转化率的关系问题问题：注：注：1. 必须指明必须指明某物质某物质的转化率。的转化率。 2.若没有指明，通常指若没有指明，通常指主要反应物主要反应物或是或是限制反应物限制反应物的转化率。的转化率。当加入反应器中反应物的摩尔比不等于化学反应当加入反应器中反应物的摩尔比不等于化学反应方程式的计量关系时方程式的计量关系时71PPT课件四、选择性（四、选择性（S
36、）l 某一反应物转变成目的产物时，理论消耗的摩尔某一反应物转变成目的产物时，理论消耗的摩尔数占该反应物在反应中实际消耗的总摩尔数的百数占该反应物在反应中实际消耗的总摩尔数的百分数。分数。100,outAinAPANNpaNS72PPT课件五、理论收率（五、理论收率（y）l 生成目的产物所需的某反应物的摩尔数占输入的生成目的产物所需的某反应物的摩尔数占输入的反应物摩尔数的百分数。反应物摩尔数的百分数。100,inAPNpaNy73PPT课件理论收率、选择性和转化率三者之间的关系是：理论收率、选择性和转化率三者之间的关系是：xsNNNNNpaNNpaNyinAoutAinAoutAinAPinAP
37、,10074PPT课件六、重量收率（六、重量收率（yw）l 目的产物的重量占某一输入反应物重量的百分目的产物的重量占某一输入反应物重量的百分数。数。l 注注理论收率一般用于计算某一反应步骤的收率。理论收率一般用于计算某一反应步骤的收率。质量收率是为了计算反应物经过预处理、化学反应质量收率是为了计算反应物经过预处理、化学反应和后处理之后，所得目的产物的总收率。和后处理之后，所得目的产物的总收率。某输入反应物的重量所得目的产物的重量100wy75PPT课件七、原料消耗定额七、原料消耗定额l每生产每生产1t（或公斤）产品需要消耗多少吨（或公斤）产品需要消耗多少吨(或公斤或公斤)各种原料。各种原料。l
38、实际上就是质量收率的倒数。实际上就是质量收率的倒数。76PPT课件反应器反应器预处理预处理分离系统分离系统RinAN,RoutAN,soutAN,sinAN,八、单程转化率和总转化率八、单程转化率和总转化率77PPT课件配方研究配方研究l配方研究和设计的原则：配方研究和设计的原则：从产品设计的用途出发，在要求产品配方的从产品设计的用途出发，在要求产品配方的全部性全部性能指标均达到规定标准前提下能指标均达到规定标准前提下，使得产品配方综合，使得产品配方综合性能性能(特别是主要性能特别是主要性能)指标达到指标达到最优化最优化。系指主要性能优化，其它性能全面满足要求的配方系指主要性能优化，其它性能全
39、面满足要求的配方设计。设计。 配方的优化设计：配方的优化设计：78PPT课件基基 本本 概概 念念 目标函数目标函数实验中要考察的产品主要性能。实验中要考察的产品主要性能。 因素因素实验中准备考察的有关影响目标函数的实验中准备考察的有关影响目标函数的 条件。例如配方中的组分。条件。例如配方中的组分。水平水平各因素所处的各种不同的状态。每个各因素所处的各种不同的状态。每个 水平又称为实验的一个处理。例如配方试水平又称为实验的一个处理。例如配方试 验中某组分的不同含量验中某组分的不同含量(或比例或比例)。79PPT课件l 设计过程：设计过程：首先将产品主要性能作为设计的首先将产品主要性能作为设计的
40、目标函目标函数数，然后进行，然后进行配方设计配方设计；参与反应的主要组分按照反；参与反应的主要组分按照反应机理的计量关系选择，其它组分按照其互相作用等应机理的计量关系选择，其它组分按照其互相作用等原则进行选择；以主要性能指标作为评价标准，原则进行选择；以主要性能指标作为评价标准，进行进行配方试验配方试验、性能测试性能测试，确定其优化配方确定其优化配方。l 配方优化设计方法常用的有配方优化设计方法常用的有： 单因素优选法单因素优选法 多因素优选法（全面实验法、正交实验法、均匀实验法等）多因素优选法（全面实验法、正交实验法、均匀实验法等） 计算机辅助设计计算机辅助设计80PPT课件单因素实验设计和
41、多因素实验设计单因素实验设计和多因素实验设计单因素实验单因素实验如果在一项实验中只有一个因素改变，如果在一项实验中只有一个因素改变， 其它的可控因素不变其它的可控因素不变，则该类实验称为，则该类实验称为 单因素实验。单因素实验。多因素实验多因素实验实验中研究的自变量可以是两个或更实验中研究的自变量可以是两个或更多。多因素实验设计通常叫作因素实多。多因素实验设计通常叫作因素实验设计，又叫做因子实验设计或析因验设计，又叫做因子实验设计或析因实验设计。最重要的有实验设计。最重要的有正交试验法、正交试验法、 均匀试验法均匀试验法等。等。81PPT课件 正交试验正交试验 正交试验设计是利用正交试验设计是
42、利用“正交表正交表”进行科学地安排与进行科学地安排与分析多因素试验的方法。其主要优点是能在很多试验分析多因素试验的方法。其主要优点是能在很多试验方案中挑选出代表性强的少数几个试验方案，并且通方案中挑选出代表性强的少数几个试验方案，并且通过这过这少数试验方案少数试验方案的试验结果的分析，的试验结果的分析，推断出最优方推断出最优方案案，同时还可以作进一步的分析，得到比试验结果本，同时还可以作进一步的分析，得到比试验结果本身给出的还要多的有关各因素的信息。身给出的还要多的有关各因素的信息。82PPT课件SNLq 正交表是一种特别的表格，是正交设计的基本工具。正交表是一种特别的表格，是正交设计的基本工
43、具。我们只介绍它的记号、特点和使用方法。我们只介绍它的记号、特点和使用方法。 正交表的记号及含义正交表的记号及含义记号及含义记号及含义 正交表的列数正交表的列数（最多能安排的因素个数，（最多能安排的因素个数，包括交互作用、误差等）包括交互作用、误差等）S正交表的行数正交表的行数（需要做的试验次数）（需要做的试验次数）N各因素的水平数各因素的水平数（各因素的水平数相等）各因素的水平数相等）q正交表正交表的代号的代号L83PPT课件如如 782L表示表示 782L表示各因素的表示各因素的水平数水平数为为2，做做8次试验次试验，最多考虑，最多考虑7个个因素因素（含交互作用）的（含交互作用）的正正交表
44、交表。84PPT课件L9(34)85PPT课件 正交试验设计的基本步骤正交试验设计的基本步骤1. 确定目标、选定因素（包括交互作用）、确定水平；确定目标、选定因素（包括交互作用）、确定水平；2. 选用合适的正交表；选用合适的正交表；3. 按选定的正交表设计表头，确定试验方案；按选定的正交表设计表头，确定试验方案；4. 组织实施试验；组织实施试验；5. 试验结果分析。试验结果分析。86PPT课件例例 1： 如何提高硬度指标如何提高硬度指标 提高钢质工件硬度的提高钢质工件硬度的 基本生产过程为：基本生产过程为： 淬火淬火 把把850的工件投入某液态介质，的工件投入某液态介质， 提高其硬度提高其硬度
45、回火回火 冷却后再把工件加温到冷却后再把工件加温到430 并保持并保持1小时，再冷却，释放内应力。小时，再冷却，释放内应力。 问如何改变工艺参数问如何改变工艺参数, 以提高硬度指标？以提高硬度指标？87PPT课件试试 验验 任任 务务 书书 任务：提高钢材硬度任务：提高钢材硬度. 目标函数目标函数: 硬度指标硬度指标, 记作记作 y. 因素因素: A 淬火温度淬火温度 (), B B 回火温度回火温度 (), C 回火时间回火时间 分钟分钟). 水平水平: 每个因素可以选三个水平每个因素可以选三个水平88PPT课件例例 1 的因素水平表的因素水平表 89PPT课件L9(34)它们都具有它们都具
46、有出现的机会均等出现的机会均等和和搭配均衡搭配均衡的特点的特点.90PPT课件91PPT课件表头设计与填表表头设计与填表 92PPT课件 做做 实实 验验 93PPT课件 完成试验，选出其中最优的完成试验，选出其中最优的 第第6号实验号实验 A2B1C2 是是 这这9个试验中个试验中 最好的最好的 94PPT课件极差分析法极差分析法 95PPT课件极差分析法极差分析法 96PPT课件极差分析法极差分析法 97PPT课件极差分析法极差分析法 98PPT课件交互作用表交互作用表99PPT课件表示位于第二、表示位于第二、第四列的两因素第四列的两因素的交互作用要放的交互作用要放于第六列。于第六列。 注
47、意：主效应因素尽量不放交互列。如注意：主效应因素尽量不放交互列。如A、B因因素已放素已放C1、C2列，则列，则C 因素就不放因素就不放C3列。列。L8（27）的交互作用表）的交互作用表列号列号 1 2 3 4 5 6 7 1 （1） 3 2 5 4 7 6 2 （2） 1 6 7 4 5 3 （3） 7 6 5 4 4 （4） 1 2 3 5 （5） 3 2 6 （6） 1交交 互互 作作 用用100PPT课件例例 2 一个化工试验项目一个化工试验项目 四因素二水平问题四因素二水平问题, 如下表如下表:目标函数：收率目标函数：收率. 考察：交互作用考察：交互作用例例 2 的因素水平表的因素水平
48、表101PPT课件找一个正交表找一个正交表102PPT课件例例2 的试验总报告的试验总报告 103PPT课件AB的极差为的极差为19,表明交互性是显著的表明交互性是显著的. 104PPT课件 均匀设计均匀设计是一种是一种试验设试验设计方法计方法。它可以用较少的试验。它可以用较少的试验次数，安排多因素、多水平的次数，安排多因素、多水平的析因试验，是在析因试验，是在均匀性均匀性的度量的度量下下最好最好的析因试验设计方法。的析因试验设计方法。均匀设计均匀设计也是也是仿真试验设计仿真试验设计和和稳健设计稳健设计的重要方法的重要方法。 均匀试验均匀试验105PPT课件均匀设计表的记号同正交试验类似，它有
49、如下的含义均匀设计表的记号同正交试验类似，它有如下的含义:Un(qs)均匀设计均匀设计试验次数试验次数水平数水平数因素的最大数因素的最大数106PPT课件例如:)7(47UNo.123411236224653362444153553126654177777)9(49UNo.1234112132254533987443695547166726771948863899852107PPT课件每个表还有一个每个表还有一个使用表使用表，建议我们如何选择适当的列。其中，建议我们如何选择适当的列。其中偏偏差差为均匀性的度量值，数值小表示均匀性好。例如为均匀性的度量值，数值小表示均匀性好。例如 U7 (74)
50、的使的使用表为用表为:因素数列号偏差21, 30.239831, 2, 30.372141, 2, 3, 40.4760No.1231123224633624415553166547777No.123411236224653362444153553126654177777)47(7U108PPT课件精细化工过程开发的一般步骤精细化工过程开发的一般步骤l 指从最初提出有关的科学设想，经实验室研究、中间试验、指从最初提出有关的科学设想，经实验室研究、中间试验、模拟放大和设计、建设，直到在工业化生产规模下实现一模拟放大和设计、建设，直到在工业化生产规模下实现一种化学工艺或制造一种化工产品的全部过程。
