【正文】 示。單程轉(zhuǎn)化率系指原料每次通過反應(yīng)器的轉(zhuǎn)化率，例如原料中組分A的單程轉(zhuǎn)化率為式中，反應(yīng)器進口物料中組分A的量=新鮮原料中組分A的量+循環(huán)物料中組分A的量。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。在實際生產(chǎn)中應(yīng)保持高的凈反應(yīng)速率，不能等待反應(yīng)達平衡，故實際轉(zhuǎn)化率和產(chǎn)率比平衡值低。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。 平衡常數(shù)可通過實驗測定，現(xiàn)在許多化學(xué)、化工手冊、文獻資料及計算機有關(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。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。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；而對于放熱的可逆反應(yīng)，凈速率r隨溫度變化有三種可能性，即當(dāng)溫度較低時，凈反應(yīng)速率隨溫度的升高而增高；當(dāng)溫度超過某一值后，凈反應(yīng)速率開始隨著溫度的升高而下降。對于可逆反應(yīng)，反應(yīng)物濃度與其平衡濃度之差是反應(yīng)的推動力，此推動力愈大則反應(yīng)速率愈高。一般停留時間越長，原料轉(zhuǎn)化率越高，產(chǎn)物的選擇性越低，設(shè)備的生產(chǎn)能力越小，空速越小；反之亦然。（2）改進操作條件。前已述及催化劑在石油、天然氣和煤的綜合利用中的重要作用，借助催化劑從這些自然資源出發(fā)生產(chǎn)出數(shù)量更多、質(zhì)量更好的二次能源；一些新能源的開發(fā)也需要催化劑，例如光分解水獲取氫能源，其關(guān)鍵是催化劑。工業(yè)上用得最多的是加快反應(yīng)速率的催化劑，以下閘述的內(nèi)容僅與此類催化劑有關(guān)。催化劑的這一特性在有機化學(xué)反應(yīng)領(lǐng)域中起了非常重要的作用，國為有機反應(yīng)體系往往同時存在許多反應(yīng)，選用合適的催化劑，可使反應(yīng)向需要的方向進行。或者在轉(zhuǎn)化率及其他條件相同時，催化劑活性愈高則需要的反應(yīng)溫度愈低。雖然理論上催化劑在反應(yīng)前后化學(xué)性質(zhì)和數(shù)量不變，可以反復(fù)使用，但實際上當(dāng)生產(chǎn)運行一定時間后，催化劑性能會衰退，導(dǎo)致產(chǎn)品產(chǎn)量和質(zhì)量均達不到要求的指標(biāo)，此時，俚化劑的使用壽俞結(jié)束，應(yīng)該更換催化劑。系指固體催化劑在反應(yīng)條件下的強度是否足夠。2 催化劑的活化許多固體催化劑在出售時的狀態(tài)一般是較穩(wěn)定的，但這種穩(wěn)定狀態(tài)不具有催化性能，催化劑使用廠必須在反應(yīng)前對其進行活化，使其轉(zhuǎn)化成具有活性的狀態(tài)。但無論是暫時性中毒后的再生還是積碳后的再生，均會引起催化劑結(jié)構(gòu)的損傷，致使活性下降。一、反應(yīng)過程的物料衡算1 物料衡算基本方程式物料衡算總是圍繞一個特定范圍來進行的，可稱此范圍為衡算系統(tǒng)。其特點是系統(tǒng)中各點的參數(shù)例如溫度、壓力、濃度和流量等不隨時間而變化，系統(tǒng)中沒有積累。第一步，繪出流程的方框圖，以便選定衡算系統(tǒng)。用單位量原料為基準(zhǔn)，便于計算產(chǎn)率；用單位時間為基準(zhǔn)，便于計算消耗指標(biāo)和設(shè)備生產(chǎn)能力。5 反應(yīng)過程物斜衡算舉例 進反應(yīng)器的氣體MF由新鮮原料FF和循環(huán)氣RC組成，混合過程無化學(xué)反應(yīng)，該三股物流中各組分的物質(zhì)的量和摩爾分?jǐn)?shù)列于下表最后，圍繞總系統(tǒng)做物料衡算，輸入物料是新鮮原料氣（FF），輸出物料是產(chǎn)物（P）和排放氣（W），吸收劑（水）的輸入量與輸出量不變，可不考慮，所以衡算圖可表示為因為系統(tǒng)中有兩個反應(yīng)，組分也較多，為簡便起見，擬用元素的原子平衡法來進行物料衡算。圖211表示了一個穩(wěn)態(tài)流動反應(yīng)過程的熱量衡算方框圖。根據(jù)以上規(guī)定，可知每種物質(zhì)在任意狀態(tài)的焓為上式的等號右邊第一項是在基態(tài)由元索轉(zhuǎn)變成該物質(zhì)的生成焓變（或標(biāo)準(zhǔn)生成熱），第二項是該物質(zhì)由298K恒壓變溫到溫度T的顯焓變，n為物質(zhì)的量。④注意物質(zhì)的相態(tài)。應(yīng)注意，在不同溫度、壓力下，同種物質(zhì)的相變熱數(shù)值是不同的，用公式計算時還應(yīng)注意其適用范圍和單位。此外還可以用物質(zhì)的標(biāo)準(zhǔn)生成焓變（數(shù)值上等于標(biāo)準(zhǔn)生成熱）來計算標(biāo)準(zhǔn)反應(yīng)熱標(biāo)準(zhǔn)生成熱的定義為：在標(biāo)準(zhǔn)狀態(tài)（）下，由最穩(wěn)定的純凈單質(zhì)生成單位量的最穩(wěn)定某物質(zhì)的焓變，單位為kj/mol。當(dāng)過程的溫度變化不太大時，也可近似地?。?T1＋ T2）/2時的摩爾熱容作為物質(zhì)平均摩爾熱容。[例2－6 ] 在常壓和催化劑作用下，可使甲醇氧化脫氫生成甲醛，發(fā)生的反應(yīng)有：假設(shè)反應(yīng)是絕熱進行，與外界無熱交換；加人到反應(yīng)器的原料配比為甲醇／空氣=1/（摩爾比）；原料氣的溫度 600k。求反應(yīng)產(chǎn)物在剛離開反應(yīng)器時的溫度是多少？解：該過程的簡圖為因為平均摩爾熱容與溫度T有關(guān)，現(xiàn)在尚未知反應(yīng)器出口溫度，故對應(yīng)的平均摩爾熱容也未知，這就需要用試差法由上式求出T。根據(jù)原料配比，熱量衡算 （l）已知數(shù)據(jù)反應(yīng)器進、出口各物料量見前面物料衡算結(jié)果；基準(zhǔn)溫度取298K。該變化過程中系統(tǒng)與環(huán)境交換的熱稱為顯熱，在數(shù)值上等于顯焓變。此時系統(tǒng)所吸收或放出的熱量稱為反應(yīng)熱，在數(shù)值上等于反應(yīng)過程的焓變（ΔHR）。3化學(xué)反應(yīng)過程中涉及的焓變化學(xué)反應(yīng)過程一般在非標(biāo)準(zhǔn)狀態(tài)下進行，涉及的焓變類型較多，見圖212。在做熱量衡算時應(yīng)注意以下幾點：①首先要確定衡算對象。等溫反應(yīng)器內(nèi)各點及出口溫度相同，人口溫度嚴(yán)格地說也應(yīng)相同，在生產(chǎn)中可以有一些差別。通常涉及到的能量形式是內(nèi)能、功和熱，它們的關(guān)系遵從下式式中ΔU為內(nèi)能變化；Q為系統(tǒng)與環(huán)境交換的熱量（規(guī)定由環(huán)境向系統(tǒng)傳熱時，Q取正號；而由系統(tǒng)向環(huán)境傳熱時，Q取負(fù)號）；W為系統(tǒng)與環(huán)境交換的功（規(guī)定由環(huán)境向系統(tǒng)作功時，W取負(fù)號；而由系統(tǒng)向環(huán)境作功時，w取正號）。第四步，收集或計算必要的各種數(shù)據(jù)，要注意數(shù)據(jù)的適用范圍和條件。第二步寫出化學(xué)反應(yīng)方程式并配平之。穩(wěn)定流動過程的物料衡算式為對于無化學(xué)反應(yīng)過程，諸如混合、蒸餾、干燥等也可用物質(zhì)的量來進行衡算。物料衡算的理論依據(jù)是質(zhì)量守恒定律，按此定律寫出衡算系統(tǒng)的物料衡算通式為2 間歇操作過程的物料衡算間歇操作屬批量生產(chǎn)，即一次投料到反應(yīng)器內(nèi)進行反應(yīng)，反應(yīng)完成后一次出料，然后再進行第二批生產(chǎn)。4催化劑的運輸、貯存和裝卸催化劑一般價格較貴，要注意保護。如果活化操作失誤，輕則使催化劑性能下降，重則使催化劑報廢，經(jīng)濟損失巨大。④耐毒性。①化學(xué)穩(wěn)定性。一般用原料的轉(zhuǎn)化率來表示催化劑的活性。氧化物催化劑、硫化物催化劑、酸催化劑、堿催化劑、絡(luò)合物催化劑和生物催化劑等。（1）催化劑是參與了反應(yīng)的，但反應(yīng)終了時，催化劑本身未發(fā)生化學(xué)性質(zhì)和數(shù)量的變化。例如，汽車尾氣的催化凈化；有機廢氣的催化燃燒；廢水的生物催化凈化和光催化分解等等。例如，乙烯聚合反應(yīng)若以有機過氧化物為引發(fā)劑，要在200300℃及100～300MPa下進行，采用烷基鋁四氧化鈦絡(luò)合物催化劑后，反應(yīng)只需在85100℃及2MPa下進行，條件十分溫和。六、原料配比的影響七、原料純度的影響八、催化劑的影響 第四節(jié) 催化劑的性能及使用 據(jù)統(tǒng)汁，當(dāng)今90％的化學(xué)工業(yè)中均包含有催化（catalysis）過程，催化劑（catalyst）在化工主產(chǎn)中占有相當(dāng)重要的