反应工程课件第一章(2)VIP免费

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。1.4.1温度对单反应速率的影响及最佳温度1）温度对不同类型单反应速率的影响2）可逆放热反应的最佳温度曲线3）最佳温度的实现1.5.2温度对多重反应速率的影响1）平行反应2）连串反应1.4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•1）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•可逆放热反应温度温度反应速率常数反应速率常数平衡常数平衡常数（1)不可逆吸热反应对于单反应0CgEkkexpRT（－）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例1硫铁矿的焙烧反应：4FeS2+11O2=2Fe2O3+8SO2是一个不可逆的放热反应，实际上FeS2高于400℃就开始分解，温度越高反应速率越快，工业上一般在850-950℃之间操作，反应器炉内衬耐火砖，但温度再高会使烧渣熔化，物料熔结会影响正常操作。Fe2O3的熔点1560℃，FeO的熔点1377℃。例2煅烧石灰石制取CO2及CaO的反应：CaCO3=CaO+CO2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800℃开始分解，温度越高反应速率越快，可以缩短煅烧时间，工业上控制在1100-1200℃范围之内，温度再过高，可能会出现熔融状态，发生挂壁或结瘤。而且还会使石灰石变成坚硬不易消化的“过烧石灰”。（3）可逆吸热反应)()(1)()()(1)()()(12111122112211yfKyfyfkyfkyfkyfkyfkyfkryA随温度的升高，k1升高，升高，升高，也升高总的结果，随温度的升高，总的反应速率提高。因此，对于可逆吸热反应，也应尽可能在较高温度下进行，这样既有利于提高平衡转化率，又可提高反应速率。同时，也应考虑一些因素的限制。yKyK)()(112yfKyfy例如，天然气的蒸汽转化反应是可逆吸热反应，提高温度有利于提高反应速率并提高甲烷的平衡转化率，但考虑到设备材质等条件限制，一般转化炉内温度小于800-850℃。224HCOOHCH（4）可逆放热反应)()(1)()()(1)()()(12111122112211yfKyfyfkyfkyfkyfkyfkyfkryA随温度的升高，k1升高，降低，降低，也降低总的结果，反应速率受两种相互矛盾的因素影响。yKyK)()(112yfKyfy温度较低时，由于数值较大，1，此时，温度对反应速率常数的影响要大于对的影响，总的结果，温度升高，反应速率提高。随着温度的升高，的影响越来越显著，也就是说，随着温度的升高，反应速率随温度的增加量越来越小，当温度增加到一定程度后，温度对反应速率常数和平衡常数的影响相互抵消，反应速率随温度的增加量变为零。随着温度的增加，由于温度对平衡常数的影响发展成为矛盾的主要方面，因此，反应速率随温度的增加而降低。yK)()(112yfKyfy)()(112yfKyfyyK0yATrTopTrA0yATr0yATr最佳温度：对于某一可逆放热反应，在一定的反应物系组成下，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。2）可逆放热单反应的最佳温度曲线(1)最佳温度曲线由相应于各转化率的最佳温度所组成的曲线，称为最佳温度曲线。可通过实验测定和理论计算得到。(2)最佳温度曲线的测定通过实验测定不同转化率时rA~T曲线图。如图（1－3），将各转化率的最佳温度连接起来，即为最佳温度曲线，如图中的虚线。(3)最佳温度曲线计算对于可逆放热反应，如果没有副反应，则最佳温度...