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化学反应工程-第一章 应用化学反应动力学及反应器设计基础.ppt 40页

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动力学方程 反应速率函数关系式: 在一定的压力和温度条件下,化学反应速率便变成了各反应组分的浓度的函数,这种函数关系式称为动力学方程或速率方程。 液相反应:摩尔浓度; 连续系统气相反应:分压或摩尔分数; 高压下的气相反应:采用逸度。 温度对反应速率常数影响的异常现象 在一般情况下,反应速率常数k与绝对温度T之间的关系可以用Arrhenius经验方程表示,即 异常现象 如图1-4,某气-固相催化反应的活化能数值随温度而变,原因:传质过程对气-固相催化反应速率的影响,未完全消除。 如图1-5,钒催化剂的活性组分随温度和气体组成而变。 硝酸生产中,NO氧化的反应速率随温度升高而降低,这是反应机理有了改变,经历一个NO?(NO)2?NO2。 第五节 温度对反应速率的影响及最佳反应温度 温度对不同类型单一反应速率的影响 不可逆反应 尽可能选用较高的操作温度。 可逆吸热反应 可逆反应动力学方程写成下列形式 吸热反应的平衡常数Ky随温度升高而增大,因此,可逆吸热反应应尽可能在高温下进行,既有利于提高转化率,也有利于增大反应速率。 可逆放热反应 对于不带副反应的可逆放热单一反应,温度升高固然使反应速率常数增大,但平衡常数Ky的数值降低; 反应物系的组成不变而改变温度时,反应速率受着这两种相互矛盾因素的影响; 在较低的温度范围内,反应速率随温度增加而增大;但当温度增加到某一数值时,反应速率随温度的增加量变为零。此时,再继续增加温度,反应速率随温度升高而减少,即对于一定的反应物系组成,具有最大反应速率的温度称为相应于这个组成的最佳温度。 (a) 不可逆反应 (b) 可逆吸热反应 (c)可逆放热反应 T 0 1 允许温度 最优温度 rA=1 rA=10 rA=100 0 1 允许温度 最优温度 rA=0 平衡曲线 rA=1 rA=10 rA=100 T 0 1 允许温度 最优温度 rA=1 rA=10 rA=100 T rA=0 平衡曲线 可逆放热单一反应的最佳温度曲线 只能求得同一转化率下最佳温度与平衡温度之间的关系,要求得最佳温度曲线,尚须借助表示平衡温度与转化率之间关系的平衡曲线。 温度对平行反应速率的影响 若E1>E2,则T↗,S↗,并且,目的产物的Y↗。这时,采用高温反应,收率和选择率都升高; 若E1
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