文档介绍：化工操作与工艺
应用化工系
影响反应的因素
化学平衡与反应速度
影响因素：温度、浓度、压力、催化剂
温度对化学平衡的影响
对一定的反应来说，
设某一可逆反应，在温度为T1 、T2 时，对应的平衡常数为K13反应的示意图
化工操作与工艺
应用化工系
温度的影响—— 反应速率
ｋ总是随温度的升高而增加
不可逆反应，产物生成速率随温度的升高而加快
可逆吸热反应，净速率随温度的升高而增高
可逆放热反应，在最佳反应温度下净反应速率最大
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温度
对于本反应，温度应该控制在什么样的范围内？
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反应物浓度越高，越有利于平衡向产物方向移动 使廉价易得的反应物过量，提高价贵难得反应物的利用率
反应物浓度愈高，反应速率愈快
浓度的影响
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压力的影响
压力对有气相物质参加的反应平衡影响很大 分子数增加的反应，降低压力可以提高平衡产率 分子数减少的反应，提高压力可以提高平衡产率 分子数不变的反应，压力对平衡产率无影响
一定的压力范围内加压，对加快反应速率有一定好处，但压力过高，反而不经济
惰性气体的存在，降低反应物的分压，对反应速率不利，但有利于分子数增加的反应的平衡
催化
催化过程是两种或更多物质在有催化剂存在下发生化学作用的过程。
很多反应在催化剂作用下才能进行
催化剂又称触媒，不参与反应却能显著的改变化学反应过程的进行。
大多数化学产品是通过催化方法合成的。
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催化剂的基本特征
催化剂是参与了反应的，但反应终了时， 催化剂本身未发生化学性质和数量的变化
催化剂只能缩短达到化学平衡的时间（即加速作用），但不能改变平衡
催化剂具有明显的选择性，特定的催化剂只能催化特定的反应
化工操作与工艺
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催化剂的性能及使用
提高反应速率和选择性
改进操作条件
催化剂有助于开发新的反应过程，发展新的化工技术
催化剂在能源开发和消除污染中可发挥重要作用
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催化剂改变反应途径
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应用化工系
催化剂的分类
按催化反应体系的物相均一性 均相催化剂 非均相催化剂
催化剂对反应活化能的影响
活化能降低使活化反应分子数增加
催化过程分类之均相催化
均相催化：起反应的物料与催化剂形成单相即均相的体系，成为均相催化。
均相催化剂虽然具有反应活性高的优点，但分离回收再利用困难。
Lewis酸催化：无水AlCl3催化的付克反应。
均相络合催化
非均相催化
非均相催化：起反应的物料与催化剂形成多相即非均相的体系，各自处于不同的聚集状态下，称为非均相催化过程或接触催化过程。
如合成氨催化剂：Fe-Al2O3-K2O。Fe是主催化剂，Al2O3-K2O是助催化剂。
CO用镍催化剂加氢。
催化的分类
按反应类别 加氢、脱氢、氧化、裂化、水合、聚合、烷基化、异构化、芳构化、羰基化、卤化
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按反应机理 氧化还原型催化剂、酸碱催化剂
按使用条件下的物态 金属催化剂、氧化物催化剂、硫化物催化剂、酸催化剂、碱催化剂、络合物催化剂和生物催化剂
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应用化工系
工业催化剂的使用性能
活性
选择性
寿命
寿命的影响因素
化学稳定性
热稳定性
力学性能稳定性
耐毒性
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失活原因：
超温过热，使催化剂表面发生烧结，晶型转变或物相转变；
原料气中混有毒物杂质，使催化剂中毒；
有污垢覆盖催化剂表面
催化剂的失活和再生
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再生：
暂时性中毒是可逆的，当原料中除去毒物后，催化剂可逐渐恢复活性
永久性中毒则是不可逆的。催化剂积碳可通过烧碳再生
无论是暂时性中毒后的再生，还是积碳后的再生，均会引起催化剂结构的损伤，致使活性下降
催化剂的失活和再生
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因素
化学平衡K
反应速率
工艺选择
温度
升温提高吸热反应平衡转化率，降温提高放热反应平衡转化率
大多数反应，升温使速度加快。四种特殊类型。
在催化剂适宜范围内，温度低，催化剂活性低，反应速度较慢，副反应少；温度高，催化剂活性高，但易失活，副反应多。对放热反应，升温在热力学上不利。高温要考虑设备材料承受力。
压力
（气相）
降压提高分子数增加反应平衡转化率，