反应工程课件第一章.ppt

从图中可以看出，

当转化率不变时，存在着最佳反应温度

转化率增加时，最佳温度及最佳温度下的反应速率都降低。最佳温度曲线Optimaltemperatureprofile:01020304转化率最佳温度最佳温度转化率3）最佳温度的实现（1）问题的提出：由Toe曲线可知：X低时，T应高；X高时，T应低。实际情况：开始T较低，X也较低；后期T较高，X也较高正好相反，如何解决？（2）解决办法:a、前期快速升温。b、反应过程中后期不断移热。（3）实施方案：a、分段反应，段间换热。b、边反应，边移热。1.4.2温度对多重反应速率的影响1）平行反应（1)平行反应的基本模式讨论条件：恒容；等温；A2大量过剩；均为拟一级不可逆反应；C10=C10,C30=0,C40=0。分析：S3=C3/(C10-C1)思路：要求S3=?,先求C1和C3，如何求？（2)平行反应的速率方程（3）平行反应的选择率S3=C3/(C10-C1)（4）讨论当E1＞E2时提高反应温度对主反应有利当E1＝E2时温度对选择性无影响当E1＜E2时降低反应温度对主反应有利2）连串反应组分A3是第一个反应的产物，又是第二个反应的反应物，故其净生成速率应等于第一反应生成速率与第二反应消耗速率之差，由于化学计量系数相等，因而也等于组分A1的消耗速率与组分A4的生成速率之差，即①如果目的产物是A4，即A4的生成量应尽可能大，A3的生成量应尽量减少。这种情况比较简单，只要提高反应温度即可达到目的。因为升高反应温度，k1和k2都增大。如果目的产物为A3，情况就复杂得多。若反应在等容下进行，反应速率可以dc/dt表示，经过推导，可得出组分A3的收率Y3与组分A1的转化率x1及反应速率常数之比值k2/k1的函数，如图1-4所示。当A2过量时，t=0时，c1=c10，c3=0.其中每一曲线相应于一定的k2/k1值。由图可见，转化率一定时，A3的收率Y3总是随k2/k1值的增加而减少。图中的虚线为极大点的轨迹。01040203由于比值k2/k1仅为温度的函数（如为催化反应，则对一定的催化剂而言），可以通过改变温度即改变k2/k1来考察收率与温度间的关系，由于若ElE2，则温度越高，k2/k1比值越小，A3的收率Y3大，A4的收率Y4越小。如果目的产物为A3，可见采用高温有利。若E1E2，情况相反，在低温下操作可获得较高的A3的收率，A4的收率则较低。但应注意，温度低必然使反应速率变慢，致使反应器的生产能力下降。以上所述，系针对一级不可逆反应，对于非一级不可逆反应，也可作类似的分析，但数学处理较难。思考题1下列平行反应，在其它条件不变的情况下，如可选择反应温度？*****************温度是影响化学反应速率的主要因素，对于不同类型的反应，其影响程度是不相同的。温度对单反应速率的影响及最佳温度温度对不同类型单反应速率的影响可逆放热反应的最佳温度曲线最佳温度的实现温度对多重反应速率的影响平行反应连串反应温度对反应速率的影响及最佳反应温度1.4.1温度对单反应速率的影响及最佳温度温度对不同类型单反应速率的影响及最佳温度不可逆吸热反应不可逆放热反应可逆吸热反应可逆放热反应1温度2反应速率常数3平衡常数4（1)不可逆吸热反应

对于单反应温度对化学反应的影响包括平衡常数和反应速率常数两个方面，不可拟反应不受平衡常数的限制，因此只考虑温度对反应速率常数的影响。对不可拟吸热反应当温度升高时，k会增大，反应速率也相应增大。（2)不可逆放热反应当温度升高时，k会增大，反应速率也相应增大。由于反应速率常数随温度的升高而升高，因此，无论是放热反应还是吸热反应，都应该在尽可能高的温度下进行，以获得较大的反应速率，但在实际生产中，要考虑以下问题：a）温度过高，催化剂活性下降或失活；b）设备材质的选取c）热能的供应d）伴有副反应时，会影响反应的选择性是一个不可拟的吸热反应，通常靠燃烧焦炭和无烟煤供给热量，理论上常压下80