【正文】 總轉(zhuǎn)化率，系指新鮮原料進(jìn)入反應(yīng)系統(tǒng)到離開該系統(tǒng)所達(dá)到的轉(zhuǎn)化率。例如，原料中組分A的全程轉(zhuǎn)化率為2選擇性（selectivity）對于復(fù)雜反應(yīng)體系，同時存在有生成目的產(chǎn)物的主反應(yīng)和生成副產(chǎn)物的許多副反應(yīng)，只用轉(zhuǎn)化率來衡量是不夠的。因?yàn)椋M管有的反應(yīng)體系原料轉(zhuǎn)化率很高，但大多數(shù)轉(zhuǎn)變成副產(chǎn)物，目的產(chǎn)物很少，意味著許多原料浪費(fèi)了。所以需要用選擇性這個指標(biāo)來評價反應(yīng)過釋的效率。選擇性系指體系中轉(zhuǎn)化成目的產(chǎn)物的某反應(yīng)物量與參加所有反應(yīng)而轉(zhuǎn)化的該反應(yīng)物總量之比，用符號S表示，其定義式如下選擇性也可按下式計(jì)算上式中的分母是接主反應(yīng)式的化學(xué)什量關(guān)系來計(jì)算的，并假設(shè)轉(zhuǎn)化了的所有反應(yīng)物全部轉(zhuǎn)變成目的產(chǎn)物。在復(fù)雜反應(yīng)體系中，選擇性是個很重要的指標(biāo)，它表達(dá)了主、副反應(yīng)進(jìn)行程度的相對大小，能確切反映原料的利用是否合理。3收率（產(chǎn)率，yield）收率亦稱為產(chǎn)率，是從產(chǎn)物角度來描述反應(yīng)過程的效率。符號為Y ，其定義式為 收率=轉(zhuǎn)化率選擇性有循環(huán)物料時，也有單程收率和總收率之分。與轉(zhuǎn)化率相似，對于單程收率而言，式（218）中的分母系指反應(yīng)器進(jìn)口處混合物中的該原料量，即新鮮原料與循環(huán)物料中該原料量之和。而對于總收率，式（218）中分母系指新鮮原料中該原料量。4質(zhì)量收率（mass yield）質(zhì)量收率的定義系指投人單位質(zhì)量的某原料所能生產(chǎn)的目的產(chǎn)物的質(zhì)量，即例1 乙烷脫氫生產(chǎn)乙烯時，原料乙烷處理量為８000kg/h，產(chǎn)物中乙烷為４000kg/h，獲得產(chǎn)物乙烯為３２00kg/h，求乙烷轉(zhuǎn)化率、乙烯的選擇性及收率。解：乙烷轉(zhuǎn)化率=（80004000）/8000*100%=50% 乙烯的選擇性=（3200*30/28）/4000*100%=% 乙烯的收率=50%*%*100%=%例2 丙烷脫氫生產(chǎn)丙烯時，原料丙烷處理量為3000kg/h，丙烷單程轉(zhuǎn)化率為70%，丙烯選擇性為96%，求丙烯產(chǎn)量。解：丙烯產(chǎn)量=3000*70%*96%*42/44=(kg/h)三、平衡轉(zhuǎn)化率和平衡產(chǎn)率的計(jì)算可逆反應(yīng)達(dá)到平衡時的轉(zhuǎn)化率稱為平衡轉(zhuǎn)化率，此時所得產(chǎn)物的產(chǎn)率為平衡產(chǎn)率。平衡轉(zhuǎn)化率和平衡產(chǎn)率是可逆反應(yīng)所能達(dá)到的極限值（最大值），但是，反應(yīng)達(dá)平衡往往需要相當(dāng)長的時間。隨著反應(yīng)的進(jìn)行，正反應(yīng)速率降低，逆反應(yīng)速率升高，所以凈反應(yīng)速率不斷下降直到零。在實(shí)際生產(chǎn)中應(yīng)保持高的凈反應(yīng)速率，不能等待反應(yīng)達(dá)平衡，故實(shí)際轉(zhuǎn)化率和產(chǎn)率比平衡值低。若平衡產(chǎn)率高，則可獲得較高的實(shí)際產(chǎn)率。工藝學(xué)的任務(wù)之一是通過熱力學(xué)分析，尋找提高平衡產(chǎn)率的有利條件，并計(jì)算出平衡產(chǎn)率。在進(jìn)行這些分析和計(jì)算時，必須用到化學(xué)平衡常數(shù)，它的定義及其應(yīng)用在許多化學(xué)、化工書刊中有論述，此處僅寫出其定義式如下。對于反應(yīng)若為氣相反應(yīng)體系，其標(biāo)準(zhǔn)平衡常數(shù)表達(dá)式為式中 pA、 pB、 pR、 pS分別為反應(yīng)物組分A、 B和產(chǎn)物R、 S的平衡 分壓（其單位與P?相同）（純固體或液體取1）。νA、νB、νR、νS分別為組分A、B、R、S在反應(yīng)式中的化學(xué)計(jì) 量系數(shù)；P?為標(biāo)準(zhǔn)態(tài)壓力。值得注意的是，現(xiàn)在國際上規(guī)定標(biāo)難態(tài)壓力P?為 100 kPa，過去曾定為 kPa，因此它們對應(yīng)的標(biāo)準(zhǔn)平衡常數(shù)值是略有區(qū)別的。另外，在較早出版的書刊文獻(xiàn)中，壓力單位多用“atm（標(biāo)準(zhǔn)大氣壓）”，所以組分的平衡分壓單位也用atm，標(biāo)準(zhǔn)態(tài)壓力P?=latm，故平衡常數(shù)的表達(dá)式則變成因此，在查找文獻(xiàn)和手冊中的平衡常數(shù)時，一定要注意Kp的表達(dá)式是何種形式 。理想氣體的Kp只是溫度的函數(shù)，與反應(yīng)平衡體系的總壓和組成無關(guān)；在低壓下、或壓力不太高（3 MFa以下）和溫度較高（200℃以L）的條件下，真實(shí)氣體的性質(zhì)接近理想氣體，此時可用理想氣體的平衡常數(shù)及有關(guān)平衡數(shù)據(jù)，即可忽略壓力與組成的影響。在高壓下，氣相反應(yīng)平衡常數(shù)應(yīng)該用逸度商來表達(dá)，即式中?A、?B、?R、?S——分別為反應(yīng)達(dá)平衡時組分A 、B、R、S的逸度。各組分的逸度與其分壓的關(guān)系為式中Pi——組分i的分壓（其單位與P?相同）； γi——組分i的逸度系數(shù)，與溫度、壓力和組成有關(guān)。由此可推導(dǎo)出K?只與溫反有關(guān)，而與壓力無關(guān)，但KP和Kγ與溫度和壓力均有關(guān)。只有當(dāng)真實(shí)氣體性質(zhì)接近埋想氣體時，其逸度系數(shù)接近于1，此時K?=KP，與壓力無關(guān)。若式（222）為理想溶液反應(yīng)體系，其平衡常數(shù)Kc的表達(dá)式為式中CA 、CB、CR、Cs分別為組分A、B、R、S的平衡濃度，mol/dm3（純?nèi)軇┤?）； C?為標(biāo)準(zhǔn)濃度，統(tǒng)一規(guī)定為 1 mol/dm3。真實(shí)溶液反應(yīng)體系的平衡常數(shù)式形式與（229）相似，但式中各組分濃度應(yīng)該用活度來代替。只有當(dāng)溶液濃度很稀時，才能用式（229）來計(jì)算平衡常數(shù)。 平衡常數(shù)可通過實(shí)驗(yàn)測定，現(xiàn)在許多化學(xué)、化工手冊、文獻(xiàn)資料及計(jì)算機(jī)有關(guān)數(shù)據(jù)庫中收集有相當(dāng)多反應(yīng)體系的平衡常數(shù)，或具與溫度的關(guān)系圖表，有的也給出了相應(yīng)的汁算公式。而且也有許多物質(zhì)的逸度系數(shù)或它們的曲線、表格等。但查找時一定要注意適用的溫度、壓力范圍及平衡常數(shù)的表達(dá)形式。下面舉兩個汁算平衡轉(zhuǎn)化率和平衡產(chǎn)率的例子。例3 設(shè)某氣相反應(yīng)為 A＋ 2B→ R，反應(yīng)前組分 A有amol，組分B有bmol，無組分R，反應(yīng)達(dá)平衡時組分A的平衡轉(zhuǎn)化率為XA，則A的轉(zhuǎn)化 量為aXAmol。那么平衡體系中組分A的量為（aaXA）mol、組分B的量為（b2aXA） mol和組分R的量為aXAmol，體系總量為（a＋b－2aXA）mol；總壓P。則各組分的平衡摩爾分?jǐn)?shù)y和平衡分壓p分別為所以有根據(jù)反應(yīng)溫度和總壓可從有關(guān)手冊或文獻(xiàn)中查得對應(yīng)的平衡常數(shù)Kp，上式中a和b是已知的反應(yīng)物起始量，由此可計(jì)算出XA，繼而可算出平衡組成。應(yīng)注意，上式中總壓P與標(biāo)準(zhǔn)態(tài)壓力P?的單位應(yīng)相同。對于本例，每轉(zhuǎn)化 lmol反應(yīng)物 A生成1mol產(chǎn)物R，則產(chǎn)物R相對于原料A的平衡產(chǎn)率為然而，每轉(zhuǎn)化 2 mol反應(yīng)物 B生咸 1mol產(chǎn)物 R，則產(chǎn)物 R相對于原料B的平衡產(chǎn)率為第三節(jié) 反應(yīng)條件對化學(xué)平衡和反應(yīng)速率的影響 反應(yīng)溫度、壓力、濃度、反應(yīng)時間、原料的純度和配比等眾多條件是影響反應(yīng)平衡和速率的重要因素，關(guān)系到生產(chǎn)過程的效率。在本書其他各章中均有具體過程的影響因素分析，此處僅簡述以下幾個重要因素的影響規(guī)律。一、溫度的影晌1 溫度對化學(xué)平衡的影響 對于不可逆反應(yīng)不需考慮化學(xué)平衡，而對于可逆反應(yīng)，其平衡常數(shù)與溫度的關(guān)系為對于吸熱反應(yīng)，ΔH?＞0，K值隨著溫度升高而增大，有利于反應(yīng)，產(chǎn)物的平衡產(chǎn)率增加；對于放熱反應(yīng)，ΔH?＜O，K值隨著溫度生高而減小，平衡產(chǎn)率降低。故只有降低溫度才能使平衡產(chǎn)率增高。2 溫度對反應(yīng)速率的影響 反應(yīng)速率系指單位時間、單位體積某反應(yīng)物組分的消耗量，或某產(chǎn)物的生成量。反應(yīng)速率方程通常可用濃度的冪函數(shù)形式表示，例如對于反應(yīng)由上式可知，k總是隨溫度的升高而增加的（有極少數(shù)例外者），反應(yīng)溫度每升高10℃，反應(yīng)速率常數(shù)增大24倍在低溫范圍增加的倍數(shù)比高溫范圍大些，活化能大的反應(yīng)其速率隨溫度升高而增長更快些。對干不可逆反應(yīng)，逆反應(yīng)速率忽略不計(jì)，故產(chǎn)物生成速率總是隨溫度的升高而加快；對于可逆反應(yīng)而言，正、逆反應(yīng)速率之差即為產(chǎn)物生成的凈速率。溫度升高時。正、逆反應(yīng)速率常數(shù)都增大，所以正、逆反應(yīng)速率都提高，凈速率是否增加呢？經(jīng)過對速率方程式的分析得知：對于吸熱的可逆反應(yīng)，凈速率r總是隨著溫度的升高而增高的；