應(yīng)用化學(xué)反應(yīng)動(dòng)力學(xué)及反應(yīng)器設(shè)計(jì)基礎(chǔ)

應(yīng)用化學(xué)反應(yīng)動(dòng)力學(xué)及反應(yīng)器設(shè)計(jì)基礎(chǔ)第一頁(yè)，共九十八頁(yè)，編輯于2023年，星期六第一節(jié)化學(xué)反應(yīng)和工業(yè)反應(yīng)器的分類(lèi)一、化學(xué)反應(yīng)分類(lèi)二、工業(yè)反應(yīng)器的分類(lèi)

1.按操作方法分類(lèi)

2.按流動(dòng)模型分類(lèi)

3.按結(jié)構(gòu)型式分類(lèi)第二頁(yè)，共九十八頁(yè)，編輯于2023年，星期六一、化學(xué)反應(yīng)分類(lèi)按反應(yīng)特性分類(lèi)：機(jī)理，可逆性，分子數(shù)，級(jí)數(shù)，熱效應(yīng)按反應(yīng)過(guò)程的條件分類(lèi)：均相；非均相（催化非催化），如：氣固相催化反應(yīng)，氣液相反應(yīng)。溫度，壓力，操作方式化學(xué)反應(yīng)按功能的共性歸類(lèi)，稱(chēng)為化學(xué)反應(yīng)單元第三頁(yè)，共九十八頁(yè)，編輯于2023年，星期六第四頁(yè)，共九十八頁(yè)，編輯于2023年，星期六一、化學(xué)反應(yīng)分類(lèi)第五頁(yè)，共九十八頁(yè)，編輯于2023年，星期六第一節(jié)化學(xué)反應(yīng)和工業(yè)反應(yīng)器的分類(lèi)一、化學(xué)反應(yīng)分類(lèi)二、工業(yè)反應(yīng)器的分類(lèi)

1.按操作方法分類(lèi)

2.按流動(dòng)模型分類(lèi)

3.按結(jié)構(gòu)型式分類(lèi)第六頁(yè)，共九十八頁(yè)，編輯于2023年，星期六二、工業(yè)反應(yīng)器的分類(lèi)現(xiàn)代大型化工廠的外貌特征：廠房毗連，設(shè)備龐大，高塔林立，管道縱橫。設(shè)備和管道交錯(cuò)復(fù)雜。其中，化學(xué)反應(yīng)器是化工廠的核心設(shè)備。用來(lái)實(shí)現(xiàn)化學(xué)變化的設(shè)備－－反應(yīng)器按反應(yīng)物料的相態(tài)進(jìn)行分類(lèi)，可有均相反應(yīng)器和非均相反應(yīng)器兩大類(lèi)。按反應(yīng)物料流型進(jìn)行分類(lèi)，可大約將反應(yīng)器分為平推流，全混流，非理想流動(dòng)反應(yīng)器三大類(lèi)。第七頁(yè)，共九十八頁(yè)，編輯于2023年，星期六1、按反應(yīng)相態(tài)，可分為均相和非均相反應(yīng)器。常見(jiàn)的均相反應(yīng)器是氣相均相反應(yīng)器和液相均相反應(yīng)器；常見(jiàn)的非均相反應(yīng)器有氣固相、氣液相、液固相和氣液固相反應(yīng)器。2、按反應(yīng)器與外界換熱方式，可分為等溫、換熱和絕熱反應(yīng)器。3、按流動(dòng)狀態(tài)，可分為理想流動(dòng)和非理想反應(yīng)器。4、按加料方式，可分為間歇、半間歇和連續(xù)流動(dòng)反應(yīng)器。5、按反應(yīng)器結(jié)構(gòu)，可分為釜式、管式和塔式。第八頁(yè)，共九十八頁(yè)，編輯于2023年，星期六1.按操作方法間歇，連續(xù)，半連續(xù)第九頁(yè)，共九十八頁(yè)，編輯于2023年，星期六2.按流動(dòng)模型分類(lèi)停留時(shí)間分布RTD(residencetimedistribution)返混BackMixingLifeDistributionAgeDistribution第十頁(yè)，共九十八頁(yè)，編輯于2023年，星期六2.按流動(dòng)模型分類(lèi)理想流動(dòng)模型和非理想流動(dòng)模型活塞流反應(yīng)器Plugflowreactor（PFR）全混流反應(yīng)器Mixedflowreactor（MFR）ContinuousStirredTankReactor(CSTR)第十一頁(yè)，共九十八頁(yè)，編輯于2023年，星期六按結(jié)構(gòu)型式分類(lèi)3.第十二頁(yè)，共九十八頁(yè)，編輯于2023年，星期六化工廠圖第十三頁(yè)，共九十八頁(yè)，編輯于2023年，星期六第十四頁(yè)，共九十八頁(yè)，編輯于2023年，星期六化工設(shè)備第十五頁(yè)，共九十八頁(yè)，編輯于2023年，星期六常見(jiàn)反應(yīng)器用來(lái)實(shí)現(xiàn)化學(xué)變化的設(shè)備過(guò)程工業(yè)中的核心裝置，其性能對(duì)生產(chǎn)過(guò)程的影響舉足輕重。裂解爐攪拌釜式反應(yīng)器多釜串聯(lián)反應(yīng)器氣液相塔式反應(yīng)器固定床反應(yīng)器流化床反應(yīng)器氣液固三相反應(yīng)器第十六頁(yè)，共九十八頁(yè)，編輯于2023年，星期六第十七頁(yè)，共九十八頁(yè)，編輯于2023年，星期六第二節(jié)化學(xué)計(jì)量學(xué)化學(xué)計(jì)量學(xué)(stoichiometry)是以化學(xué)反應(yīng)式形式表達(dá)的質(zhì)量守恒定律，用于計(jì)算某一時(shí)刻的化學(xué)組成和各組分的數(shù)量變化。(notchemometrics)對(duì)化學(xué)反應(yīng)過(guò)程各參數(shù)進(jìn)行計(jì)量第十八頁(yè)，共九十八頁(yè)，編輯于2023年，星期六1－1化學(xué)計(jì)量式(stoichiometricequation)表達(dá)反應(yīng)組分間的數(shù)量關(guān)系，(不同于chemicalequation，拉瓦錫首創(chuàng))如果有m個(gè)反應(yīng)同時(shí)進(jìn)行，則第j個(gè)反應(yīng)和總反應(yīng)的化學(xué)計(jì)量式可分別表達(dá)為反應(yīng)物取負(fù)值，生成物取正值－N2－3H2＋2NH3=0－SO2－0.5O2＋1.5SO3＝0第十九頁(yè)，共九十八頁(yè)，編輯于2023年，星期六1-2反應(yīng)程度、轉(zhuǎn)化率及化學(xué)膨脹因子

一、反應(yīng)程度extentofreaction二、轉(zhuǎn)化率conversion第二十頁(yè)，共九十八頁(yè)，編輯于2023年，星期六1-2反應(yīng)程度、轉(zhuǎn)化率及化學(xué)膨脹因子

extentofreaction,conversion,chemicalexpansionfactor三、化學(xué)膨脹因子chemicalexpansionfactor每轉(zhuǎn)化掉1mol的反應(yīng)物A時(shí)，反應(yīng)混合物物質(zhì)的量的變化，用符號(hào)表示。對(duì)于反應(yīng)：第二十一頁(yè)，共九十八頁(yè)，編輯于2023年，星期六三、化學(xué)膨脹因子在恒溫恒壓下進(jìn)行Expansionratio

膨脹率第二十二頁(yè)，共九十八頁(yè)，編輯于2023年，星期六1－3多重反應(yīng)系統(tǒng)中獨(dú)立反應(yīng)數(shù)的確定Simpleandcomplexreactionsystem單一反應(yīng)(singlereaction)

簡(jiǎn)單反應(yīng)體系一個(gè)參數(shù)即可決定組成多重反應(yīng)(multiplereactions)

復(fù)雜反應(yīng)體系需要多個(gè)參數(shù)所需的參數(shù)個(gè)數(shù)=獨(dú)立反應(yīng)數(shù)。第二十三頁(yè)，共九十八頁(yè)，編輯于2023年，星期六1－3多重反應(yīng)系統(tǒng)中獨(dú)立反應(yīng)數(shù)的確定所需的參數(shù)個(gè)數(shù)=獨(dú)立反應(yīng)數(shù)。獨(dú)立反應(yīng)組中任一反應(yīng)，均不能由其他反應(yīng)線性組合而得到。例（非獨(dú)立反應(yīng)組）：CH4+H2OCO+3H2CH4+2H2OCO2+4H2CO+H2OCO2+H2第二十四頁(yè)，共九十八頁(yè)，編輯于2023年，星期六1－3多重反應(yīng)系統(tǒng)中獨(dú)立反應(yīng)數(shù)的確定求反應(yīng)體系中獨(dú)立反應(yīng)的一般方法有:①觀察法。適用于反應(yīng)數(shù)較少的體系

②計(jì)量系數(shù)矩陣法③原子矩陣法例：CH4+H2OCO+3H2CH4+2H2OCO2+4H2CO+H2OCO2+H2可以看出，（1）＋（3）＝（2）第二十五頁(yè)，共九十八頁(yè)，編輯于2023年，星期六②計(jì)量系數(shù)矩陣法寫(xiě)成矩陣秩k=2,有兩個(gè)獨(dú)立反應(yīng)：-CH4-H2O+CO+3H2=0-H2O–CO+CO2+H2=0CH4+H2OCO+3H2CH4+2H2OCO2+4H2CO+H2OCO2+H2矩陣中不為零的子式的最大階數(shù)，叫做A的秩第二十六頁(yè)，共九十八頁(yè)，編輯于2023年，星期六原子矩陣法體系含有CO,H2O,H2,CH4,CO2等5個(gè)組分,其原子矩陣為CO2H2OH2CH4CO02240H10011C21001OH2CO2H2OCH4CO20240H01011C02101OH2CO2H2OCH4CO10120H01011C02101O行初等變換：H2CO2H2OCH4CO10041H01011C001-2-1O第二十七頁(yè)，共九十八頁(yè)，編輯于2023年，星期六原子矩陣法H2CO2H2OCH4CO10041H01011C001－2－1OCH4=（4）×H2+（1）×CO2+（－2）×H2OCO=（1）×H2+（1）×CO2+（－1）×H2OCH4+2H2O=4H2+CO2CO+H2O=H2+CO2第二十八頁(yè)，共九十八頁(yè)，編輯于2023年，星期六③原子矩陣法體系含有CO,H2O,H2,CH4,CO2,N2等6個(gè)組分,其原子矩陣為行初等變換后：于是獲得：

CH4=4H2+CO2-2H2O

CO=

H2+CO2-H2O第二十九頁(yè)，共九十八頁(yè)，編輯于2023年，星期六

1－4多重反應(yīng)的收率及選擇率

YieldSelectivity

多重反應(yīng)是指有多個(gè)反應(yīng)同時(shí)進(jìn)行的體系同時(shí)反應(yīng)：Simultaneousreactions連串反應(yīng)：Consecutivereactions平行反應(yīng)：Parallelreactions復(fù)合反應(yīng)（平行－連串反應(yīng)）Combinationreactions第三十頁(yè)，共九十八頁(yè)，編輯于2023年，星期六第三十一頁(yè)，共九十八頁(yè)，編輯于2023年，星期六多重反應(yīng)舉例氧與氨苯氧化制順酐CO加氫乙烯氧化第三十二頁(yè)，共九十八頁(yè)，編輯于2023年，星期六氨的氧化第三十三頁(yè)，共九十八頁(yè)，編輯于2023年，星期六氨的氧化FriedrichWilhelmOstwald

(2September1853–4April1932)NobelPrize1909

第三十四頁(yè)，共九十八頁(yè)，編輯于2023年，星期六苯氧化制順酐孟山都公司第三十五頁(yè)，共九十八頁(yè)，編輯于2023年，星期六CO加氫、乙烯氧化第三十六頁(yè)，共九十八頁(yè)，編輯于2023年，星期六選擇率和收率的定義關(guān)鍵組分keycomponentALMAY＝S＝X＝第三十七頁(yè)，共九十八頁(yè)，編輯于2023年，星期六選擇率和收率的定義對(duì)于單一反應(yīng)，收率等于轉(zhuǎn)化率，而選擇率等于1轉(zhuǎn)化率是針對(duì)反應(yīng)物的，而收率選擇率則是針對(duì)目的產(chǎn)物的。第三十八頁(yè)，共九十八頁(yè)，編輯于2023年，星期六選擇率和收率的定義關(guān)鍵組分keycomponent第三十九頁(yè)，共九十八頁(yè)，編輯于2023年，星期六例題乙烯氧化生成環(huán)氧乙烷，進(jìn)料：乙烯15mol，氧氣7mol,出料中乙烯為13mol,氧氣為4.76mol,試計(jì)算乙烯的轉(zhuǎn)化率，環(huán)氧乙烷的收率及選擇率。解：C2H4＋0.5O2→C2H4OC2H4＋3O2→2CO2＋2H2OxA=(15mol－13mol)/15mol=0.133第一個(gè)反應(yīng)所消耗的乙烯＝轉(zhuǎn)化的乙烯×S第二個(gè)反應(yīng)所消耗的乙烯＝轉(zhuǎn)化的乙烯×（1－S）故有：2mol×S×0.5+2mol×(1－S)×3=7mol－4.76molS=0.752Y=第一個(gè)反應(yīng)所消耗的乙烯÷加入的乙烯總量（15mol）故Y＝(2×0.752)÷15=0.100或Y＝xAS=0.100第四十頁(yè)，共九十八頁(yè)，編輯于2023年，星期六第四節(jié)化學(xué)反應(yīng)速率及動(dòng)力學(xué)方程速率（度）：快慢的程度

強(qiáng)度量、廣延量單位反應(yīng)體積內(nèi)（單位反應(yīng)區(qū)域內(nèi)）的速率。?第四十一頁(yè)，共九十八頁(yè)，編輯于2023年，星期六一、間歇系統(tǒng)及連續(xù)系統(tǒng)的化學(xué)反應(yīng)速率！上式右端的負(fù)號(hào)是針對(duì)反應(yīng)物；對(duì)于生成物，則不加此負(fù)號(hào)。（1－38）1.反應(yīng)速率的表示方式平均速率表達(dá)式瞬時(shí)速率表達(dá)式第四十二頁(yè)，共九十八頁(yè)，編輯于2023年，星期六一、間歇系統(tǒng)及連續(xù)系統(tǒng)的化學(xué)反應(yīng)速率當(dāng)反應(yīng)是在相界面上（如固體催化劑表面上）進(jìn)行時(shí)：第四十三頁(yè)，共九十八頁(yè)，編輯于2023年，星期六一、間歇系統(tǒng)及連續(xù)系統(tǒng)的化學(xué)反應(yīng)速率一、間歇系統(tǒng)BATCHSYSTEMS通?？勺鞯热萏幚恚?/p>

物別強(qiáng)調(diào)上式表達(dá)反應(yīng)速率的前提：等容過(guò)程。對(duì)于變?nèi)葸^(guò)程，上式就不能表達(dá)反應(yīng)速率。第四十四頁(yè)，共九十八頁(yè)，編輯于2023年，星期六一、間歇系統(tǒng)及連續(xù)系統(tǒng)的化學(xué)反應(yīng)速率第四十五頁(yè)，共九十八頁(yè)，編輯于2023年，星期六一、間歇系統(tǒng)及連續(xù)系統(tǒng)的化學(xué)反應(yīng)速率對(duì)連續(xù)系統(tǒng)FLOWSYSTEMS，反應(yīng)速率可表示為單位空間上某一反應(yīng)物工產(chǎn)物的摩爾流量的變化摩爾流量摩爾數(shù)第四十六頁(yè)，共九十八頁(yè)，編輯于2023年，星期六NI

NI+dNIdVRNi作為生成物則Ni

作為反應(yīng)物則第四十七頁(yè)，共九十八頁(yè)，編輯于2023年，星期六一、間歇系統(tǒng)及連續(xù)系統(tǒng)的化學(xué)反應(yīng)速率反應(yīng)體積固相質(zhì)量反應(yīng)表面積三者關(guān)系inner第四十八頁(yè)，共九十八頁(yè)，編輯于2023年，星期六空間速度

接觸時(shí)間（空時(shí)）和空速空時(shí)SpaceTime空速SpaceVelocity(SV)

接觸時(shí)間和空間速度處理一個(gè)VR體積的物料所需要的時(shí)間空時(shí)的倒數(shù)。即單位反應(yīng)體積所能處理的物料量,空速能表達(dá)反應(yīng)器生產(chǎn)強(qiáng)度的大小第四十九頁(yè)，共九十八頁(yè)，編輯于2023年，星期六空時(shí)SpaceTime空速SpaceVelocity(SV)

接觸時(shí)間和空間速度處理一個(gè)VR體積的物料所需要的時(shí)間空時(shí)的倒數(shù)。即單位反應(yīng)體積所能處理的物料量,空速能表達(dá)反應(yīng)器生產(chǎn)強(qiáng)度的大小Lvo=uAu第五十頁(yè)，共九十八頁(yè)，編輯于2023年，星期六一、間歇系統(tǒng)及連續(xù)系統(tǒng)的化學(xué)反應(yīng)速率用轉(zhuǎn)化率作變量表示速率作業(yè)：P44，習(xí)題1－1第五十一頁(yè)，共九十八頁(yè)，編輯于2023年，星期六二、動(dòng)力學(xué)方程特定反應(yīng)體系通常可以將溫度與濃度施行變量分離：第五十二頁(yè)，共九十八頁(yè)，編輯于2023年，星期六二、動(dòng)力學(xué)方程基元反應(yīng)，可以根據(jù)質(zhì)量作用定律得出某些非基元反應(yīng)，也可以通過(guò)其反應(yīng)機(jī)理而分析推理得出。一般情況下的非基元反應(yīng)，可由實(shí)驗(yàn)確定。常見(jiàn)的動(dòng)力學(xué)方程有冪函數(shù)型及雙曲型第五十三頁(yè)，共九十八頁(yè)，編輯于2023年，星期六LawofmassactionClaudeLouisBerthollet’s(1801)van'tHoff(1877)C.M.GuldbergandP.Waage(1864)質(zhì)量作用定律貝托雷o(hù)r貝索勒第五十四頁(yè)，共九十八頁(yè)，編輯于2023年，星期六二、動(dòng)力學(xué)方程常見(jiàn)的動(dòng)力學(xué)方程有冪函數(shù)型及雙曲型上式中的各個(gè)冪次不是獨(dú)立的。因?yàn)楫?dāng)反應(yīng)達(dá)到平衡時(shí)，反應(yīng)速度為零，即：同時(shí)，由熱力學(xué)知：第五十五頁(yè)，共九十八頁(yè)，編輯于2023年，星期六三、溫度對(duì)反應(yīng)速率常數(shù)影響的異常現(xiàn)象溫度對(duì)反應(yīng)速率（總包速率）的影響可分為以下幾種類(lèi)型縱坐標(biāo)：反應(yīng)速率橫坐標(biāo)：溫度第五十六頁(yè)，共九十八頁(yè)，編輯于2023年，星期六SvanteAugustArrhenius

(19February1859–2October1927)NobelPrize1903JacobusHenricusvan'tHoff,Jr.(30August1852–1March1911)NobelPrize1901FriedrichWilhelmOstwald

(2September1853–4April1932)NobelPrize1909

物理化學(xué)三劍客thethreemusketeersofphysicalchemistry第五十七頁(yè)，共九十八頁(yè)，編輯于2023年，星期六

Jacobusvan'tHoff(left)andWilhelmOstwald第五十八頁(yè)，共九十八頁(yè)，編輯于2023年，星期六三、反應(yīng)速率常數(shù)影響的異?，F(xiàn)象Van’tHoff規(guī)則：溫度升高10度，速率增加2~4倍Arrhenius公式頻率因子和指數(shù)因子，活化能activationenergy第五十九頁(yè)，共九十八頁(yè)，編輯于2023年，星期六三、反應(yīng)速率常數(shù)影響的異?，F(xiàn)象1/T

lnk

截距、斜率第六十頁(yè)，共九十八頁(yè)，編輯于2023年，星期六三、反應(yīng)速率常數(shù)影響的異?，F(xiàn)象Arrhenius公式BoltzmannDistribution分子能量的最可幾分布大于某個(gè)能級(jí)的粒子所占的百分?jǐn)?shù)：第六十一頁(yè)，共九十八頁(yè)，編輯于2023年，星期六最可幾分布左家和右家各持幾張紅心？3－2：67.8%4－1：28.3%5－0：3.9%3－2分布為最可幾分布ContractBridge第六十二頁(yè)，共九十八頁(yè)，編輯于2023年，星期六速率常數(shù)與活化能及溫度的關(guān)系第六十三頁(yè)，共九十八頁(yè)，編輯于2023年，星期六其中微分式的阿累尼烏斯公式與化學(xué)熱力學(xué)中的Van’tHoff方程極為相似，這不是偶然的。Van’tHoff方程描述可逆反應(yīng)化學(xué)反應(yīng)平衡常數(shù)與溫度的關(guān)系：Van’tHoff方程Arrhenius公式第六十四頁(yè)，共九十八頁(yè)，編輯于2023年，星期六第六十五頁(yè)，共九十八頁(yè)，編輯于2023年，星期六對(duì)于可逆反應(yīng)兩邊對(duì)溫度求導(dǎo)數(shù)，上式左端代入Arrhenius公式，右端代入Van’tHoff公式，則可以得到正、逆反應(yīng)活化能與化學(xué)反應(yīng)熱效應(yīng)的關(guān)系式或:即可逆反應(yīng)的逆反應(yīng)活化能與正反應(yīng)活化能之差等于反應(yīng)的熱效應(yīng)。第六十六頁(yè)，共九十八頁(yè)，編輯于2023年，星期六由阿累尼烏斯方程式可總結(jié)出溫度與反應(yīng)速率常之間有如下關(guān)系。第一、反應(yīng)速率對(duì)反應(yīng)溫度的變化極為敏感，溫度提高則反應(yīng)速率顯著加快。在一定溫度范圍內(nèi)，溫度每升高10℃，反應(yīng)速率約增大2～4倍。第二、根據(jù)式，之間系呈線性關(guān)系，這是實(shí)驗(yàn)上測(cè)定活化能及頻率因子的理論依據(jù)。第三、活化能越高，反應(yīng)速率常數(shù)越小，化學(xué)反應(yīng)就越緩慢。一般化學(xué)反應(yīng)的活化能約為4×104～4×105J/mol，多數(shù)在6×104～2.4×105J/mol之間，小于此范圍的化學(xué)反應(yīng)，往往快到不易測(cè)定，大于此范圍的化學(xué)反應(yīng)極為緩慢，一般必須通過(guò)添加催化劑，降低反應(yīng)的活化能才能獲得有實(shí)踐意義的反應(yīng)速率。第四、關(guān)于反應(yīng)速率隨溫度變化的靈敏性，有兩個(gè)結(jié)論：第一、溫度越低，則靈敏性越高；第二，活化能越高，靈敏性越高。關(guān)于這一結(jié)論，說(shuō)明如下。第六十七頁(yè)，共九十八頁(yè)，編輯于2023年，星期六三、反應(yīng)速率常數(shù)影響的異?，F(xiàn)象（1）lnk1/T傳質(zhì)作用影響：表觀活化能隨溫度升高而降低第六十八頁(yè)，共九十八頁(yè)，編輯于2023年，星期六三、反應(yīng)速率常數(shù)影響的異?，F(xiàn)象（2）生產(chǎn)硝酸過(guò)程：4NH3+5O2

＝4NO+6H2O2NO+O2=2NO23NO2+H2O=2HNO3+NO溫度升高后，“反應(yīng)速率常數(shù)k1”下降？反應(yīng)機(jī)理影響：第六十九頁(yè)，共九十八頁(yè)，編輯于2023年，星期六三、反應(yīng)速率常數(shù)影響的異?，F(xiàn)象2NO+O2=2NO22NO=(NO)2

(NO)2+O2=2NO2很快控制步驟平衡近似法：第七十頁(yè)，共九十八頁(yè)，編輯于2023年，星期六催化劑性能發(fā)生變化三、反應(yīng)速率常數(shù)影響的異常現(xiàn)象（3）2SO2+O2=2SO3第七十一頁(yè)，共九十八頁(yè)，編輯于2023年，星期六第五節(jié)溫度對(duì)反應(yīng)速率的影響及最佳反應(yīng)溫度一、溫度對(duì)單一反應(yīng)速率的影響及最佳溫度曲線1.溫度對(duì)不同類(lèi)型單一反應(yīng)速率的影響（1）不可逆反應(yīng)（2）可逆吸熱反應(yīng)（3）可逆放熱反應(yīng)2.可逆放熱反應(yīng)的最佳溫度曲線二、溫度對(duì)平行反應(yīng)和連串反應(yīng)速率的影響

1.平行反應(yīng)

2.連串反應(yīng)第七十二頁(yè)，共九十八頁(yè)，編輯于2023年，星期六第五節(jié)溫度對(duì)反應(yīng)速率的影響及最佳反應(yīng)溫度一、溫度對(duì)單一反應(yīng)速率的影響及最佳溫度曲線1.溫度對(duì)不同類(lèi)型單一反應(yīng)速率的影響（1）不可逆反應(yīng)盡可能高的溫度下反應(yīng)，以提高反應(yīng)速率。受限：催化劑，高溫材料，供熱，付反應(yīng)等第七十三頁(yè)，共九十八頁(yè)，編輯于2023年，星期六隨溫度的升高，k1升高，升高，也升高

總的結(jié)果，隨溫度的升高，總的反應(yīng)速率提高。因此，對(duì)于可逆吸熱反應(yīng)，也應(yīng)盡可能在較高溫度下進(jìn)行，這樣既有利于提高平衡轉(zhuǎn)化率，又可提高反應(yīng)速率。

同樣，也應(yīng)考慮一些因素的限制。（2）可逆吸熱反應(yīng)第七十四頁(yè)，共九十八頁(yè)，編輯于2023年，星期六例如，天然氣的蒸汽轉(zhuǎn)化反應(yīng)

是可逆吸熱反應(yīng)，提高溫度有利于提高反應(yīng)速率并提高甲烷的平衡轉(zhuǎn)化率，但考慮到設(shè)備材質(zhì)等條件限制，一般一段轉(zhuǎn)化爐內(nèi)溫度小于800-850℃。第七十五頁(yè)，共九十八頁(yè)，編輯于2023年，星期六（3）可逆放熱反應(yīng)reversibleexothermicreaction隨溫度的升高，k1升高，降低，也降低。

總的結(jié)果，反應(yīng)速率受兩種相互矛盾的因素影響。第七十六頁(yè)，共九十八頁(yè)，編輯于2023年，星期六溫度較低時(shí)，由于數(shù)值較大，1，此時(shí)，溫度

對(duì)反應(yīng)速率常數(shù)的影響要大于對(duì)的影響，總的結(jié)果，溫度升高，反應(yīng)速率提高。隨著溫度的升高，的影響越來(lái)越顯著，也就是說(shuō)，隨著溫度的升高，反應(yīng)速率隨溫度的增加量越來(lái)越小，當(dāng)溫度增加到一定程度后，溫度對(duì)反應(yīng)速率常數(shù)和平衡常數(shù)的影響相互抵消，反應(yīng)速率隨溫度的增加量變?yōu)榱?。隨著溫度的增加，由于溫度對(duì)平衡常數(shù)的影響發(fā)展成為矛盾的主要方面，因此，反應(yīng)速率隨溫度的增加而降低。第七十七頁(yè)，共九十八頁(yè)，編輯于2023年，星期六reversibleexothermicreaction0.00.200.400.600.80xr(x,T)第七十八頁(yè)，共九十八頁(yè)，編輯于2023年，星期六最佳溫度曲線Optimaltemperatureprofile:轉(zhuǎn)化率最佳溫度最佳溫度轉(zhuǎn)化率第七十九頁(yè)，共九十八頁(yè)，編輯于2023年，星期六第八十頁(yè)，共九十八頁(yè)，編輯于2023年，星期六第八十一頁(yè)，共九十八頁(yè)，編輯于2023年，星期六第八十二頁(yè)，共九十八頁(yè)，編輯于2023年，星期六二、可逆放熱反應(yīng)的最佳溫度曲線

最佳溫度曲線的求解：第八十三頁(yè)，共九十八頁(yè)，編輯于2023年，星期六二、可逆放熱反應(yīng)的最佳溫度曲線

第八十四頁(yè)，共九十八頁(yè)，編輯于2023年，星期六二、溫度對(duì)平行和連串反應(yīng)速率的影響1、平行反應(yīng)當(dāng)反應(yīng)組分A2大大過(guò)量可以求得：

第八十五頁(yè)，共九十八頁(yè)，編輯于2023年，星期六二、溫度對(duì)平行和連串反應(yīng)速率的影響2、連串反應(yīng)第八十六頁(yè)，共九十八頁(yè)，編輯于2023年，星期六第六節(jié)反應(yīng)器設(shè)計(jì)基礎(chǔ)及的基本設(shè)計(jì)方程一、反應(yīng)器設(shè)計(jì)基礎(chǔ)1、化學(xué)基礎(chǔ)２、生產(chǎn)工藝及反應(yīng)器的設(shè)計(jì)參數(shù)３、安全生產(chǎn)技術(shù)第八十七頁(yè)，共九十八頁(yè)，編輯于2023年，星期六第六節(jié)反應(yīng)器設(shè)計(jì)基礎(chǔ)及的基本設(shè)計(jì)方程一、反應(yīng)器設(shè)計(jì)基礎(chǔ)1、化學(xué)基礎(chǔ)反應(yīng)網(wǎng)絡(luò)、催化劑，轉(zhuǎn)化率及選擇率收率熱力學(xué)數(shù)據(jù)和物性數(shù)據(jù)反應(yīng)動(dòng)力學(xué)（微觀或本征動(dòng)力學(xué)、顆粒級(jí)宏觀動(dòng)力學(xué)）流動(dòng)狀況（床層級(jí)宏觀動(dòng)力學(xué)）實(shí)際操作中的非正常情況第八十八頁(yè)，共九十八頁(yè)，編輯于2023年，星期六第六節(jié)反應(yīng)器設(shè)計(jì)基礎(chǔ)及的基本設(shè)計(jì)方程一、反應(yīng)器設(shè)計(jì)基礎(chǔ)1、化學(xué)基礎(chǔ)２、生產(chǎn)工藝及反應(yīng)器的設(shè)計(jì)參數(shù)第八十九頁(yè)，共九十八頁(yè)，編輯于2023年，星期六第六節(jié)反應(yīng)器設(shè)計(jì)基礎(chǔ)及的基本設(shè)計(jì)方程一、反應(yīng)器設(shè)計(jì)基礎(chǔ)1、化學(xué)基礎(chǔ)2、生產(chǎn)工藝及反應(yīng)器的設(shè)計(jì)參數(shù)3、安全生產(chǎn)技術(shù)高溫高壓、易燃易爆、有毒有害、腐蝕污染；操作連續(xù)性強(qiáng)，自動(dòng)化程度高第九十頁(yè)，共九十八頁(yè)，編輯于2023年，星期六第六