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收率

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收率也稱作反應收率,一般用於化學及工業生產,是指在化學反應或相關的化學工業生產中,投入單位數量原料獲得的實際生產的產品產量與理論計算的產品產量的比值。同樣的一個化學反應在不同的壓力、温度下會有不同的收率。
中文名
收率
外文名
yield 或percent yield
或稱作
反應收率
用    於
化學工業生產

收率名詞介紹

收率表示進入反應器的原料與生成目的產物所消耗的原料之間的數量關係。收率越高,説明進入反應器的原料中,消耗在生產目的產物上的數量越多。同樣的一個化學反應在不同的壓力、温度下會有不同的收率。
一般而言,收率在90%以上是很高的收率,75%以上是不錯的收率,60%左右是一般的收率,30%以下是很低的收率。
收率是指按反應物進料量計算,生成目的產物的百分數。一般用質量百分數或體積百分數表示。即收率=目的產物(實際)生成量/目的產物的理論生成量×100%=生成目的產物的原料量/原料進料量×100%。
收率與轉化率及選擇性的關係為:收率=轉化率×選擇性。且轉化率、選擇性、收率始終是小於等於1的。
反應物料一次通過催化劑牀層轉化為目的產物的百分數稱為單程收率。常用來衡量催化劑活性。也可用生成某產物的實際產量佔按加入的某一反應物計算生成該產物的理論產量的百分數來表示。

收率相關研究

丙烷脱氫收率的研究
中國石油大學(華東)重質油國家重點實驗室開發的年產1萬噸新型丙烷/丁烷脱氫(ADHO)工業化示範裝置在山東恆源石油化工股份有限公司開車成功 [1]  。工業化試驗結果表明,烷烴的單程轉化率、烯烴的收率和選擇性與引進技術相當,成功打破了國外在該領域的技術壟斷,填補了國內空白。
重質油國家重點實驗室李春義教授課題組經過 7 年研究,成功開發出無毒無腐蝕性的非貴金屬氧化物催化劑,併為之配套開發了高效循環流化牀反應器,成功實現脱氫反應、催化劑燒焦再生連續進行。
其開發的新型丙烷/丁烷脱氫技術具有以下幾個特點:原料不需要預處理即可直接進裝置反應,省去了脱硫、脱砷、脱鉛等複雜技術過程;既適用於丙烷、異丁烷單獨脱氫,也適用於丙烷與丁烷混合脱氫;反應與催化劑再生連續進行,生產效率高;催化劑為非貴金屬難熔氧化物,具有價格低、再生不用氧氯化、無腐蝕性、機械強度高、劑耗低等優點,有利於裝置長週期安全穩定運行;催化劑再生熱量可以返回系統循環利用,能根據循環量控制反應温度,而且整個反應不需要氫氣,能耗低、傳熱效率高。
提高二氧化硫脲收率的研究
二氧化硫脲是一種新型還原劑,穩定性好,還原電位高,不易分解和自燃,運輸、儲存、使用安全方便。而一直普遍應用於印染和漂白工業的保險粉容易分解和自燃,使用過程中存在安全隱患,因此在國外已經將二氧化硫脲用作保險粉的代用品廣泛應用於印染工業、漂白工業、製藥、有機合成及分析、造紙、高分子和照相感光材料工業等領域 [2] 
目前國外二氧化硫脲的生產收率達到 90%以上,而國內二氧化硫脲的收率卻只達到 80%左右,而且產品穩定性差,儲存期短,一般只有1~3 個月。因此提高產品收率及穩定性是一個亟待解決的問題。
首先用間歇法研究了各工藝條件對二氧化硫脲收率的影響,得出瞭如下優化工藝條件:雙氧水與硫脲摩爾比 2.1:1;反應時間約 1h;適宜的反應温度8℃以下;溶劑用 50%的乙醇-水溶液;適宜的養晶時間為 1~1.5h 左右;添加劑取 2%的醋酸鉀,在結晶温度為-10℃下收率達到 90%左右。
研究了連續反應結晶實驗對產品粒度及保質期的影響。但實驗結果表明此方法得到的產品收率低,產品不合格,故不能用連續反應結晶實驗來提高產品粒度、防止產品變黃。研究了表面活性劑對二氧化硫脲收率及穩定性的影響。結果表明,當向體系中加入 1.5%(硫脲)左右的表面活性劑時散熱效果較好,產品收率約提高1.5%、穩定性也得到提高。
採用向反應體系中引入一種不溶於體系的低温冷卻劑,以便及時移出反應熱。採用正交實驗進一步驗證了前面的優化工藝條件,實驗結果表明引入冷卻劑後收率並未提高。但若同時加入表面活性劑及冷卻劑,不僅有效的移出了反應熱,還使產品收率得到較大提高。進一步研究了幾種雙氧水穩定劑對產品收率的影響,發現當加入0.1%EDTANa 及0.1%磷酸二氫鉀時效果較好,最終使產品收率達到91%以上。
母液的循環利用可提高二氧化硫脲的收率,減少廢液的排放,降低環境污染,但最多隻能循環三次。當循環次數超過三次後,得到的產品不僅收率下降,產品質量也降低。
最後,利用不鏽鋼夾套及盤管強化傳熱,在不加有機冷卻劑的情況下,進行了放大實驗,產品收率能夠達到 90%以上。
提高乙烯收率的研究
裂解是指石油系的烴類原料在高温條件下,發生碳鏈斷裂或脱氫反應,生成乙烯、丙烯等目的產品和丁二烯、裂解汽油等副產品的過程。在乙烯生產中,影響乙烯收率的因素有很多,如裂解爐技術、設備條件、原料、系統操作參數、後續系統的限制、停留時間和壓力等,而且很多因素是同時起作用的,任一時刻的乙烯收率都是多種因素疊加的結果 [3] 
提高乙烯收率主要需要做到以下幾個方面的優化:
(1)原料的優化;
(2)裂解深度優化;
(3)分離系統優化。
參考資料
  • 1.    佚名.單程轉化率、收率和選擇性與國外相當 自主丙烷脱氫技術打破壟斷:江蘇氯鹼,2016
  • 2.    提高二氧化硫脲收率的研究.湯秀華:四川大學,2007
  • 3.    武柏林,杜炳明.如何提高乙烯收率的研究:廣東化工,2007