精细化学品合成原理-第2章-精细有机合成基础1-2课件.ppt

1、12022-11-25复习提问 亲电试剂亲核试剂第一类定位基团，举例第二类定位基团，举例为下列定位基团分类，并按发生取代反应的难易排序：-CHO,-OH,-NO2,-OCH3,-Cl,-N+(CH3)322022-11-25一、反应历程一、反应历程以苯的一元亲电取代为例，其反应过程可表示如下：以苯的一元亲电取代为例，其反应过程可表示如下：络合物络合物又叫惠兰特中间体或碳正离子中间体又叫惠兰特中间体或碳正离子中间体+E+E+EH+-H+E络合物络合物快慢EH+EH+EH+K-1k1k2化学反应所经历的途径或过程，又称反应机理。化学反应所经历的途径或过程，又称反应机理。2.1 芳香族亲电取代的定位

2、规律芳香族亲电取代的定位规律32022-11-251、定位规律、定位规律EAAEAEAE+决定反应的难易决定反应的难易以苯的相对反应速率为标准，以苯的相对反应速率为标准，分为分为和和决定反应的位置决定反应的位置以邻对位产率以邻对位产率60%为标准，为标准，分为分为和和理论平均值：理论平均值：定位定位基团基团二、苯的二元亲电取代反应二、苯的二元亲电取代反应42022-11-25表表2-1 邻、对位定位基和间位定位基邻、对位定位基和间位定位基定位定位效应效应强度强度取代基取代基电子效应电子效应综合综合性质性质邻邻、对对位位定定位位最强最强-O-给电子诱导效应、给电子诱导效应、给电子共轭效应给电子共

3、轭效应活活化化基基强强NR2、NHR、NH2、OH、OR吸电子诱导效应小于给吸电子诱导效应小于给电子共轭效应电子共轭效应*给电子诱导效应，给电子诱导效应，给电子超共轭效应给电子超共轭效应中中OCOR、NHCOR弱弱NHCHO、C6H5、CH3*、CR3*弱弱F、Cl、Br、I、CH2Cl、CH=CHCOOH、CH=CHNO2吸电子诱导效应大于给吸电子诱导效应大于给电子共轭效应电子共轭效应间间位位定定位位强强COR、CHO、COOR、CONH2、COOH，SO3H、CN、NO2、CF3*、CCl3*吸电子诱导效应、吸电子诱导效应、吸电子共轭效应吸电子共轭效应*只有吸电子诱导效应只有吸电子诱导效应

4、钝钝化化基基最强最强NH3+、NR3+吸电子诱导效应吸电子诱导效应52022-11-25三、苯环上的已有取代基的定位规律及影响因素三、苯环上的已有取代基的定位规律及影响因素1 1、已有取代基的电子效应、已有取代基的电子效应诱导效应诱导效应(Inductive effect)（I）：）：由电负性大小决定。由电负性大小决定。共轭效应（共轭效应（T T）：）：包括包括-共轭和共轭和p-p-共轭。共轭。I:I:供电子供电子-I:-I:吸电子吸电子T:T:供电子供电子-T:-T:吸电子吸电子62022-11-25n有有+I，无，无T：如如-C2H5，-CH3（1）使）使-配合物稳定，活化苯环；配合物稳定

5、，活化苯环；（2）使邻、对位取代产物更稳定；）使邻、对位取代产物更稳定；（3）为）为邻、对位定位基邻、对位定位基。C:C:I:I:-CH3是斥电子基CHHH超共轭使苯环上电子云密度使苯环上电子云密度+C、+I同 向，都使苯环上电子云+C、+I同 向，都使苯环上电子云密度密度CHHH72022-11-25n有有-I，无，无T：如如-N+(CH3)3、-CF3、-CCl3等等（1）使）使-配合物均不稳定，使苯环钝化；配合物均不稳定，使苯环钝化；（2）使邻、对位取代产物更不稳定；）使邻、对位取代产物更不稳定；（3）为）为间位定位基间位定位基。82022-11-25n有有-I，-T：如如-NO2、-C

6、N、-COOH、-CHO等等（1）诱导效应与共轭效应作用一致；）诱导效应与共轭效应作用一致；（2）则使苯环钝化；）则使苯环钝化；（3）间位定位基间位定位基。92022-11-25n有有+I，+T：如如-O-、-CH3（1）共轭效应与诱导效应作用一致；）共轭效应与诱导效应作用一致；（2）则使苯环活化；）则使苯环活化；（3）邻、对位定位基邻、对位定位基。102022-11-25n有有-I，+T，且，且|-I|+T|：如如-F,-Cl,-Br,-I等等（1）总效果使苯环电子云密度降低；）总效果使苯环电子云密度降低；（2）使取代基邻、对位电子云密度低于间位；）使取代基邻、对位电子云密度低于间位；（3）

7、邻、对位定位基邻、对位定位基。ClNH2O=N O+0.0041+4.46+0.0202-0.0030-0.02+0.260+0.191+0.270122022-11-25两类定位基：两类定位基：n邻、对位定位基（第一类定位基）：邻、对位定位基（第一类定位基）：-O-,-N(CH3)2,-NH2,-OH,-OCH3,-NHCOCH3,-OCOCH3,-F,-Cl,-Br,-I,-CH3,-CH2Cl,-CH2COOH,-CH2F等。等。n间位定位基（第二类定位基）：间位定位基（第二类定位基）：-N+(CH3)3,-CF3,-NO2,-CN,-SO3H,-COOH,-CHO,-COOCH3,-C

8、OCH3,-CONH2,-N+H3,-CCl3等。等。132022-11-252 2、已有取代基的空间效应、已有取代基的空间效应n已有取代基的空间效应已有取代基的空间效应 Ro/p-CH31.66-C2H50.90-CH(CH3)20.41-C(CH3)30.12(1)(1)在极性效应相差不在极性效应相差不大时，大时，已有取代基体积已有取代基体积越大，邻位异构产物的越大，邻位异构产物的比例越小。比例越小。表表 一硝化（一硝化（AcONO2,0),0)产物异构体比例产物异构体比例R142022-11-25(2)当当极性效应极性效应起主导作用时，结果可能相反。起主导作用时，结果可能相反。Xo/p-

9、F0.15-Cl0.55-Br0.77-I0.83 表表 一一 硝化（硝化（HNO3,67.5%H2SO4,25)产物异构体比例产物异构体比例X152022-11-253 3、亲电试剂的活泼性（电子效应）、亲电试剂的活泼性（电子效应）n亲电试剂的亲电试剂的活泼性越高活泼性越高，亲电取代，亲电取代反应速度反应速度越快越快，反应的，反应的选择性越低选择性越低。n亲电试剂的亲电试剂的活泼性越低活泼性越低，亲电取代，亲电取代反应速度反应速度越低，越低，反应的反应的选择性越高选择性越高。162022-11-25异构产物异构产物比例，比例，反应类型反应类型氯化氯化C-酰化酰化C-烷化烷化反应条件反应条件C

10、l2(CH3COOH,25)CH3COCl(AlCl3,C2H4Cl2,25)C2H5Br(GaBr3,C6H5CH3,25)kT/kB3401282.47表表 亲电试剂活泼性的影响亲电试剂活泼性的影响H3C59.80.539.7H3C1.171.2597.6H3C38.421.040.6172022-11-254 4、亲电试剂的空间效应、亲电试剂的空间效应5 5、新取代基的空间效应、新取代基的空间效应 亲电试剂新引入取代基的体积越大，邻位产物越少。亲电试剂新引入取代基的体积越大，邻位产物越少。表表 甲苯甲苯C-烷化反应新引入基团对异构体比例的影响烷化反应新引入基团对异构体比例的影响新引入新引

11、入基团基团反应条件反应条件异构产物比例，异构产物比例，邻位邻位间位间位对位对位CH3CH3Br(GaBr3,C6H5CH3,45)55.79.934.4C2H5C2H5Br(GaBr3,C6H5CH3,25)38.421.040.6CH(CH3)2CH(CH3)2Br(GaBr3,C6H5CH3,25)26.226.247.2C(CH3)3C(CH3)3Br(GaBr3,C6H5CH3,25)032.167.9182022-11-252.1 芳香族亲电取代的定位规律芳香族亲电取代的定位规律6 6、反应的可逆性、反应的可逆性p 对于不可逆的亲电取代反应，电子效应对定位起主导作对于不可逆的亲电取代

12、反应，电子效应对定位起主导作用，即各异构产物的生成比例主要取决于各异构物的用，即各异构产物的生成比例主要取决于各异构物的配合物中间体的相对稳定性。配合物中间体的相对稳定性。p 对于可逆的亲电取代反应，则是空间效应对定位效应起对于可逆的亲电取代反应，则是空间效应对定位效应起主要作用，即各异构产物的生成比例主要取决于各异构主要作用，即各异构产物的生成比例主要取决于各异构产物之间的空间位阻和平衡关系产物之间的空间位阻和平衡关系。192022-11-252.1 芳香族亲电取代的定位规律芳香族亲电取代的定位规律6 6、反应的可逆性、反应的可逆性p 对于不可逆的亲电取代反应，电子效应对定位起主导作对于不可

13、逆的亲电取代反应，电子效应对定位起主导作用，即各异构产物的生成比例主要取决于各异构物的用，即各异构产物的生成比例主要取决于各异构物的配合物中间体的相对稳定性。配合物中间体的相对稳定性。p 对于可逆的亲电取代反应，则是空间效应对定位效应起对于可逆的亲电取代反应，则是空间效应对定位效应起主要作用，即各异构产物的生成比例主要取决于各异构主要作用，即各异构产物的生成比例主要取决于各异构产物之间的空间位阻和平衡关系产物之间的空间位阻和平衡关系。202022-11-25n温度温度 （1 1）通常情况下，）通常情况下，温度升高温度升高，亲电取代亲电取代反应活性增反应活性增高，选择性下降高，选择性下降。NO2

14、NO2NO2NO2NO2NO2NO2混酸混酸硝化硝化0 5 94 140 7 91 290 13 85 27 7、反应条件的影响、反应条件的影响212022-11-25 （2）使不可逆的磺化、使不可逆的磺化、C-烷化反应转变为可逆反应，烷化反应转变为可逆反应，从而影响产物异构体的比例。从而影响产物异构体的比例。CH3CH3SO3HCH3SO3HCH3SO3HCH3SO3HCH3SO3HCH3SO3H043%4%53%4.3%54.1%35.2%200实例实例1 1：磺化磺化磺化磺化222022-11-25实例实例2 2：CH3CH3CH(CH3)2CH2=CH-CH3CH3CH(CH3)2CH

15、(CH3)2CH3CH2=CH-CH3CH3CH(CH3)2CH3CH(CH3)2CH(CH3)2CH3AlCl3,034%25%41%AlCl3,11012%6570%2830%232022-11-25n反应介质反应介质NH COCH3NHCOCH3NO2NHCOCH3NO2NHCOCH3NO2硝化硝化反应介质反应介质+乙酸酐乙酸酐 约约9292 少量少量 约约8 8 硫酸硫酸 约约3030 少量少量 约约7070242022-11-25n催化剂的影响催化剂的影响 （1 1）改变改变E+的极性效应或空间效应。的极性效应或空间效应。（2 2）改变反应历程改变反应历程。OOOOSO3HOOSO3

16、H磺化磺化磺化磺化HgSOHgSO4 4催化催化252022-11-25n已有两个取代基为同一已有两个取代基为同一类型定位基，且处于间类型定位基，且处于间位，则位，则定位作用一致定位作用一致。n已有两个取代基为已有两个取代基为同一同一类型定位基类型定位基，且，且处于邻、处于邻、对位对位，则，则定位作用不一定位作用不一致致取决于定位能力取决于定位能力的强弱。的强弱。CH3CH3COOHCOOH四、苯环上已有两个取代基的定位规律四、苯环上已有两个取代基的定位规律主产物主产物少量少量NHCOCH3CH3262022-11-25n已有两个取代基为已有两个取代基为不同类不同类型定位基，且处于邻、对型定位

17、基，且处于邻、对位，则定位作用一致。位，则定位作用一致。n已有两个取代基为已有两个取代基为不同类不同类型定位基，且处于间位，型定位基，且处于间位，则定位作用不一致则定位作用不一致取取决于第一类定位基。决于第一类定位基。CH3NO2NHCOCH3COOH272022-11-25 (1)苯环上已有取代基的定位效应具有加和性。苯环上已有取代基的定位效应具有加和性。(2)当苯环上已有两个取代基对新取代基的定位效应不一致时，当苯环上已有两个取代基对新取代基的定位效应不一致时，新取代基进入苯环的位置取决于已有取代基定位效应的强弱。通新取代基进入苯环的位置取决于已有取代基定位效应的强弱。通常活化基的定位效应

18、大于钝化基的定位效应；邻、对位的定位效常活化基的定位效应大于钝化基的定位效应；邻、对位的定位效应大于间位的定位效应。活化基的定位效应有下列强弱次序：应大于间位的定位效应。活化基的定位效应有下列强弱次序：O-NR2NH2OHNHCOCH3X CH3 (3)当苯环上两个取代基都是钝化基时，很难再进入新取代基。当苯环上两个取代基都是钝化基时，很难再进入新取代基。钝化基的定位效应有下列强弱次序：钝化基的定位效应有下列强弱次序：N(CH3)3+NO2CNSO3HCOOHCHOCOCH3 (4)新取代基一般不进入新取代基一般不进入1,3-取代苯的取代苯的2位。位。苯的多元亲电取代反应的定位规律苯的多元亲电

19、取代反应的定位规律282022-11-25CH3NO2NO2OHCH3CH3NH2ClOHNH2CH3NH2NO2ClNO2OH292022-11-25CH3ClCH3ClCH3ClOHCH3NO2COOHNO2NO2NO2CH3NO2CH3NO2O2N302022-11-25练习练习3：在下述两题中，各：在下述两题中，各选择一条更好的合成路线。选择一条更好的合成路线。-BrCH3CH3SO3HCOOHCOOHCH3SO3H-BrCH3CH3CH3COOHCOOH-Br-BrCH3CH3312022-11-25练习练习4：选择合理的合成路线：选择合理的合成路线ClSO3HNO2COCH3ClC

20、OCH3NO2322022-11-25NO2BrCOOHCH3氧化、硝化氧化、硝化、溴化、溴化CH3NO2BrCOOH硝化、溴化硝化、溴化、氧化、氧化CH3BrCH3引入第三个基团时，前两引入第三个基团时，前两个基团的定位作用一致更好。个基团的定位作用一致更好。COOHNO2COOHHNO3H2SO4NO2BrCH3CH3NO2BrCOOH332022-11-25五、萘环的定位规律五、萘环的定位规律 萘的结构萘的结构X射线衍射结果：萘分子中，18个原子共平面。0.142nm0.136nm0.140nm0.139nmC-C键长：C=C键长：0.154nm0.134nm通常：其中：12345678

21、1,4,5,8 位2,3,6,7 位9,10位 萘分子中亦有离域现象，单、双键键长趋于平均化萘分子中亦有离域现象，单、双键键长趋于平均化（但未完全平均化）。（但未完全平均化）。OHOH342022-11-25五、萘环的定位规律五、萘环的定位规律n萘环的特性 （1 1）比苯环）比苯环更易发生亲电取代反应更易发生亲电取代反应。HEHEHEHEHEHEHEHEHEHE-位位-位位352022-11-25 （2 2）位比位比位的亲位的亲电取代反应活性高，电取代反应活性高，E E+优先进攻优先进攻位位。95%5%硝化90%10%85%15%氯化低温磺化（3）某些反应在一定某些反应在一定条件下可逆条件下可

22、逆，使低温，使低温反应产物以反应产物以位为主，位为主，高温反应产物以高温反应产物以位位为主。为主。SO3HSO3H6060磺化磺化160160磺磺化化160160异构化异构化SO3HH原因解释原因解释:SO3HHH362022-11-25n已有一个取代基的定位作用已有一个取代基的定位作用OH（1 1）已有一个第一类取代基已有一个第一类取代基 CH3CH3 大多使萘环活化，新大多使萘环活化，新取代基进入已有取代基的取代基进入已有取代基的同环。同环。372022-11-25 （2 2）已有一个第二类取代基）已有一个第二类取代基 NO2NO2ENO2EE+使苯环钝化，新取代使苯环钝化，新取代基进入异

23、环的基进入异环的位。位。SO3HSO3HNO2SO3HNO2硝 化+382022-11-25六、蒽醌环的定位规律六、蒽醌环的定位规律n蒽醌环的特点蒽醌环的特点（1 1）亲电取代反应活性低；）亲电取代反应活性低；（2 2）两个边环具有等同性；）两个边环具有等同性；（3 3）位比位比位活泼。位活泼。OOOONO2OONO2NO2OO392022-11-25n蒽醌环的定位规律蒽醌环的定位规律n催化剂的影响催化剂的影响OOOOSO3HOOSO3H磺化磺化磺化磺化HgSOHgSO4 4催化催化402022-11-252.2 化学反应的计量学化学反应的计量学n反应物的摩尔比n限制反应物和过量反应物n过量百

24、分数n转化率n选择性n理论收率n质量收率n原料消耗定额n单程转化率和总转化率412022-11-25ClC-烷化氧化酸解CH(CH3)2C OCH3H3COHOH磺化水解（碱熔）氯化气固相接触催化水解高压液相碱性水解氧化脱羧硝化还原重氮化水解CH3SO3HCOOHNO2NH2N2+Cl-2.2 化学反应的计量学化学反应的计量学n对具体产品选择对具体产品选择和确定技术上和和确定技术上和经济上最合理的经济上最合理的合成路线合成路线和和工艺工艺路线路线。n对单元反应确定对单元反应确定最佳最佳工艺条件、工艺条件、合成技术合成技术和和完成完成反应的方法反应的方法。422022-11-251、合成路线：指

25、的是选用什么原料，经由哪几个单元反应来制备目的产、合成路线：指的是选用什么原料，经由哪几个单元反应来制备目的产品。如苯酚的生产可以有好几条合成路线，它们各有优缺点。品。如苯酚的生产可以有好几条合成路线，它们各有优缺点。2、工艺路线：指的是对原料的预处理（提纯、粉碎、干燥、熔化、溶解、工艺路线：指的是对原料的预处理（提纯、粉碎、干燥、熔化、溶解、蒸发、汽化、加热）和反应物的后处理（蒸馏、精馏、吸收、吸附、蒸发、汽化、加热）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）应采用哪些化工过程（单元操萃取、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

26、和什么生产流程等。作）、采用什么设备和什么生产流程等。3、反应条件：指的是反应物的摩尔比，主要反应物的转化率（反应深、反应条件：指的是反应物的摩尔比，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、时间和压力以及反应剂、辅度）、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、催化剂和溶剂的使用和选择等。这些将结合到产品生产制助反应剂、催化剂和溶剂的使用和选择等。这些将结合到产品生产制备过程中讲，讨论影响反应的因素。备过程中讲，讨论影响反应的因素。4、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、合成技术：主要指的是非均相接触催化、相转移催化、均相络

27、合催化、光有机合成和电有机合成以及酶催化等。光有机合成和电有机合成以及酶催化等。5、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、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。选择和设计。432022-11-25 为完成化工生产，我们必须对所涉及的物料性质有充分了为完成化工生产，我们必须对所涉及的物料性质有充分了解，归纳起来有以下几点：解，归纳起来有以下几点：（1）物料在一定条件下的化学稳定性、热稳定性、光稳定性）物料在一定条件下的化学稳定性、热稳定性、光稳定性以及贮存稳定性（包括与空气和水分长期接触的稳定性）等。以及贮存稳定性（包括与空气和水分长期接

28、触的稳定性）等。（2）熔点（凝固点）、沸点、在不同温度下的蒸汽压；物料）熔点（凝固点）、沸点、在不同温度下的蒸汽压；物料在水中的溶解度、水在液态物料中的溶解度；物料与水是否形在水中的溶解度、水在液态物料中的溶解度；物料与水是否形成共沸物，以及共沸温度和共沸物组成等。成共沸物，以及共沸温度和共沸物组成等。（3）相对密度、折光率、比热、导热系数、蒸发热、挥发性）相对密度、折光率、比热、导热系数、蒸发热、挥发性和粘度等。和粘度等。（4）闪点、爆炸极限和必要的安全措施。）闪点、爆炸极限和必要的安全措施。（5）毒性，对人体的危害性，在空气中的允许浓度，必要的）毒性，对人体的危害性，在空气中的允许浓度，必

29、要的防护措施以及防护措施以及 中毒的急救措施。中毒的急救措施。（6）物料的商品规格、各种杂质和添加剂的允许含量、价格、）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。供应来源、包装和贮运要求等。442022-11-25化学计量比化学计量比 1 2投料摩尔数投料摩尔数 5 10.7反应物的摩尔比反应物的摩尔比 1 2.14 一、一、反应物的摩尔比反应物的摩尔比 指加入反应器中的几种反应物之间的指加入反应器中的几种反应物之间的物质的量（摩尔）之比。例如：物质的量（摩尔）之比。例如：Cl2HNO3+2H2OClNO2NO2+2.2 化学反应的计量学化学反应的计量学45

30、2022-11-25二、限制反应物和过量反应物二、限制反应物和过量反应物化学计量比化学计量比 1 2投料摩尔数投料摩尔数 5 10.7投料摩尔比投料摩尔比 1 2.14 化学反应物不按化学计量比投料时，以最小化学计化学反应物不按化学计量比投料时，以最小化学计量数存在的反应物叫做量数存在的反应物叫做限制反应物限制反应物，而投入量超过限制，而投入量超过限制反应物完全反应的理论量的反应物叫做反应物完全反应的理论量的反应物叫做过量反应物过量反应物。Cl2HNO3+2H2OClNO2NO2+限制反应物限制反应物过量反应物过量反应物462022-11-25三、过量百分数三、过量百分数100%nnntteN

31、e过量反应物的物质的量；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过量反与限制反应物完全反应所消耗的过量反 应物物质的量。应物物质的量。过量反应物过量反应物超过理论量超过理论量部分占所需理论量部分占所需理论量的百分数，叫做过量百分数。的百分数，叫做过量百分数。过量百分数过量百分数472022-11-25例：例：%7%10025257.10化学计量比化学计量比 1 2投料摩尔数投料摩尔数 5 10.7投料摩尔比投料摩尔比 1 2.14 硝酸过量百分之多少？硝酸过量百分之多少？硝酸的过量百分数硝酸的过量百分数Cl2HNO3+2H2OClNO2NO2+限制反应物限制反应物过量反应物过量反

32、应物482022-11-25四、转化率四、转化率(X X)某一反应物某一反应物A反应掉的量反应掉的量nA,R占其投料量占其投料量nA,in的百分数叫做的百分数叫做反应物反应物A的转化率的转化率XA。XA nA,RnA,in100100nA,out-nA,innA,in492022-11-25五、选择性五、选择性(S)某一反应物某一反应物A转化为目的产物转化为目的产物P时，化学计量系数是时，化学计量系数是a/p，设设A输入和输出反应器的物质的量为输入和输出反应器的物质的量为nA,in和和nA,out，实际生，实际生成目的产物成目的产物P的物质的量为的物质的量为nP，理论上应消耗的，理论上应消耗的

33、A的物质的的物质的量为量为nP a/p。则由。则由A生成生成P的的选择性选择性S为：为：aA bB=pPSAnPapnA,R100100nPapnA,innA,out502022-11-25六、理论收率六、理论收率(Y)当输入反应物当输入反应物A的物质的量为的物质的量为nA，in时，实际得到的目的产时，实际得到的目的产物物P的物质的量的物质的量nP占理论应得到的目的产物占理论应得到的目的产物P的物质的量的的物质的量的百分数，叫做百分数，叫做理论收率。理论收率。YP100nPapnA,inYP100nPapnA,inYSX512022-11-25例：例：H2NH2SO4H2NSO3H+100mo

34、l 89mol 2mol 少量少量H2N+焦油焦油X苯胺苯胺100210010098S90.828911001002YX苯胺苯胺S9890.8289.0891001100+522022-11-25七、总收率七、总收率 指反应物经过预处理、化学反应和后处理之后，所得目指反应物经过预处理、化学反应和后处理之后，所得目的产物的总收率。的产物的总收率。例：将前述例题中生成对氨基苯磺酸的反应物通过分离精制例：将前述例题中生成对氨基苯磺酸的反应物通过分离精制后，得到后，得到87mol的对氨基苯磺酸，则分离过程的收率为：的对氨基苯磺酸，则分离过程的收率为：%75.97%1008987分Y总收率：总收率：%0

35、0.87%10010087%00.87%75.97%89总总或YY532022-11-25八、质量收率八、质量收率(Y Y质质)NH2H2SO4NH2SO3H+例：例：目的产物的质量占输入主反应物的质量百目的产物的质量占输入主反应物的质量百分数，叫做分数，叫做质量收率质量收率。质量质量 100kg 163.5kg纯度纯度 99 98相对分子量相对分子量 93 231.2%8.161%100%99100%985.163质Y542022-11-25九、原料消耗定额九、原料消耗定额 每生产一吨产品需要消耗的各种原料的量（吨或千克）每生产一吨产品需要消耗的各种原料的量（吨或千克）叫做叫做原料消耗定额原

36、料消耗定额。对主要反应物来说，它实际上就是质。对主要反应物来说，它实际上就是质量收率的倒数。量收率的倒数。NH2H2SO4NH2SO3H+质量质量 100kg 163.5kg纯度纯度 99 98相对分子量相对分子量 93 231.2例：例：苯胺的消耗定额苯胺的消耗定额10099%/163.598%0.618t618kg552022-11-25九、单程转化率九、单程转化率(X单单)和总转化率和总转化率(X总总)，反应物反应物A输入和输出反应器的物质的量输入和输出反应器的物质的量 ，反应物反应物A输入和输出全过程的物质的量输入和输出全过程的物质的量X单单nA,inRnA,outRnA,inR100

37、X总总nA,inSnA,outSnA,inS100nA,outRnA,inRnA,outSnA,inS562022-11-25例：在苯一氯化制氯苯时，为了减少副产二氯苯的生成量，每例：在苯一氯化制氯苯时，为了减少副产二氯苯的生成量，每100mol苯用苯用40mol氯，反应产物中含氯，反应产物中含38mol氯苯，氯苯，1mol二氯苯，还有二氯苯，还有61mol未反应的苯，未反应的苯，经分离后可回收经分离后可回收60mol苯，损失苯，损失1mol苯，如下图所示：苯，如下图所示：C6H6100反应器分离器C6H6 61 C6H6 1C6H5Cl 38 C6H5Cl 38C6H4Cl2 1 C6H4C

38、l2 1%00.95%44.97%50.97%00.95%100601001138%44.97%100611001138%50.97%1006010061100%00.39%10010061100 或或生成氯苯的总收率生成氯苯的总收率生成氯苯的选择性生成氯苯的选择性苯的总转化率苯的总转化率苯的单程转化率苯的单程转化率572022-11-25582022-11-25302.3 化学反应器化学反应器化学反应器在结构和材料上的基本要求是：传质、化学反应器在结构和材料上的基本要求是：传质、传热、操作方式、机械强度和耐蚀性等。传热、操作方式、机械强度和耐蚀性等。592022-11-25 化学反应器是反应

39、原料在其中进行化学反应、生成目的产化学反应器是反应原料在其中进行化学反应、生成目的产物的设备。化学反应器在结构和材料上必须满足以下要求：物的设备。化学反应器在结构和材料上必须满足以下要求：（1）对反应物料（特别是非均相的气液反应物、液液反应物、）对反应物料（特别是非均相的气液反应物、液液反应物、气固反应物、液固反应物、气液固三相反应物）提供良好的气固反应物、液固反应物、气液固三相反应物）提供良好的传质条件，便于控制反应物系的浓度分布，以利于反应的顺传质条件，便于控制反应物系的浓度分布，以利于反应的顺利进行；利进行；（2）对反应物料（特别是强放热或强吸热的反应物系）提供）对反应物料（特别是强放热

40、或强吸热的反应物系）提供良好的传热条件，便于热效应的移除或供给，以利于反应物良好的传热条件，便于热效应的移除或供给，以利于反应物系的温度控制；系的温度控制；（3）在反应的温度、压力和介质条件下，具有良好的力学强）在反应的温度、压力和介质条件下，具有良好的力学强度和耐腐蚀性能；度和耐腐蚀性能；（4）能适应反应器的操作方式（间歇操作或连续操作）。）能适应反应器的操作方式（间歇操作或连续操作）。2.3 化学反应器化学反应器602022-11-25612022-11-25型式图号结构特点适用场合及应用举例立式搅拌锅1-1a标准型,带椭圆底或折边球形底在液体介质内进行的各种反应1-1b带锥形底结晶形产物

41、或需静止分层的产物1-1c半球形底压热反应,如氨化、水解等加压下的反应622022-11-25双桨式（单桨式）框锚式 叶片锚式直叶涡轮框式单螺带螺杆 双螺带 各种搅拌器形式各种搅拌器形式632022-11-25型式图号结构特点适用场合及应用举例卧式反应锅1-2a卧式圆筒内设搅拌带固体沉淀物的反应，如-氯蒽醌的氨化1-2b圆筒形，内设钢球或磁球，筒体旋转需要不断粉碎结块固体的场合，用于固体缩合反应等642022-11-25型式型式图号图号结构特点结构特点适用场合及应用举例适用场合及应用举例管式管式反应反应器器1-3a水平管式水平管式气相或均液相反应，如水解反应等气相或均液相反应，如水解反应等1-

42、3b垂直排管垂直排管气液相反应，带悬浮固体的液固或气液气液相反应，带悬浮固体的液固或气液固反应，如液相催化加氢还原固反应，如液相催化加氢还原1-3c环形管内设搅拌器环形管内设搅拌器非均液相反应，如芳烃液相氧化或烷基非均液相反应，如芳烃液相氧化或烷基化反应。化反应。1-3d水平管带螺杆搅拌器水平管带螺杆搅拌器粘稠物料与半固体物料的反应粘稠物料与半固体物料的反应d652022-11-25型式型式图号图号结构特点结构特点适用场合及应用举例适用场合及应用举例塔式塔式反应反应器器1-4a圆柱形塔体内设挡板圆柱形塔体内设挡板及鼓泡器及鼓泡器气液相反应，汽液固三相反应，如芳烃液相气液相反应，汽液固三相反应，

43、如芳烃液相氧化及烃化反应硝基物加氢还原氧化及烃化反应硝基物加氢还原1-4b塔内部有填充物塔内部有填充物气体的化学吸收苯的沸腾氯化制氯苯气体的化学吸收苯的沸腾氯化制氯苯1-4c塔体内部有塔板结构塔体内部有塔板结构气液相逆流操作的反应，要求伴随蒸馏的化气液相逆流操作的反应，要求伴随蒸馏的化学反应，如酯化反应及异丙苯氧化反应学反应，如酯化反应及异丙苯氧化反应1-4d塔体内部有搅拌装置塔体内部有搅拌装置或脉冲振动装置或脉冲振动装置气液、液液、液固等得均相反应及要求伴随气液、液液、液固等得均相反应及要求伴随萃取的化学反应，如硝化废酸的萃取萃取的化学反应，如硝化废酸的萃取662022-11-25型式型式图

44、号图号结构特点结构特点适用场合及应用举例适用场合及应用举例固定固定床反床反应器应器1-5a单简体内装催化剂单简体内装催化剂 气固、液固、气液固相催化反应如硝气固、液固、气液固相催化反应如硝基物气相加氢还原及液相加氢还原基物气相加氢还原及液相加氢还原1-5b列管式，管内装催化列管式，管内装催化剂剂反应热较大的快速气固相催化反应，如芳反应热较大的快速气固相催化反应，如芳烃的气相催化氧化烃的气相催化氧化672022-11-25流化床反应器流化床反应器1-6圆筒形，催化剂靠气速圆筒形，催化剂靠气速或液速呈流化状态或液速呈流化状态放热量较大的气固相或气液放热量较大的气固相或气液固相催化反应，如芳烃的氧固

45、相催化反应，如芳烃的氧化、硝基物催化加氢还原化、硝基物催化加氢还原喷射型反应器喷射型反应器1-7类似喷射器结构类似喷射器结构气液、液液相快速反应，例气液、液液相快速反应，例如某些中和及酯化反应、气如某些中和及酯化反应、气体的化学吸收体的化学吸收泵式反应器泵式反应器1-8类似水环泵或透平泵结类似水环泵或透平泵结构构液相、气液相等快速反应如液相、气液相等快速反应如烷基苯的磺化反应等。烷基苯的磺化反应等。人有了知识，就会具备各种分析能力，明辨是非的能力。所以我们要勤恳读书，广泛阅读，古人说“书中自有黄金屋。”通过阅读科技书籍，我们能丰富知识，培养逻辑思维能力；通过阅读文学作品，我们能提高文学鉴赏水平，培养文学情趣；通过阅读报刊，我们能增长见识，扩大自己的知识面。有许多书籍还能培养我们的道德情操，给我们巨大的精神力量，鼓舞我们前进。