化工基础知识1(基础教学)

技术资料
9
6、什么是饱和蒸汽压？
• 在一定温度下，任何液体的表面分子都会有飞到 空间的倾向，即气化。同时，飞到空间去的分子， 由于不停的地运动，也有飞回液面形成液体的倾 向，即液化。当飞到空间去的分子数与飞回液面 形成液体的分子数相等时，即气化和液化的相对 量不再变化而建立了动态平衡。此时，液体上方 的蒸汽压即为该液体在该温度下的饱和蒸汽压， 简称蒸汽压。同一液体在不同的温度下，或同一 温度的不同液体，它们的饱和蒸汽压是不同的。
技术资料
10
什么是沸点？
• 沸点：1个大气压下，液体沸腾时的温度。 • 如在1个大气压下水的沸点为100℃,甲醇
的沸点64.7 ℃. • 1个大气压下，液氧的沸点约90K(-183
℃ )，液氮沸点约77K (-196 ℃).
技术资料
11
7、甲醇合成主要的化学反应？试分析影
响甲醇合成的工艺因素及工艺条件的选择。
• 甲醇合成反应是多项铜基催化剂上进行的 复杂的、可逆的化学反应。
• 主反应有：
•
CO+2H2
CH3OH+102.5kJ/mol
•
CO2+3H2
CH3OH+H2O+59.6kJ/mol
•源自文库
CO+H2O
CO2+H2+41.19
kJ/mol
技术资料
12
• 甲醇合成反应为放热、体积缩小的可逆反 应，温度、压力及气体组成对反应进行的
技术资料
8
5、化学平衡移动原理是什么？
• 假如改变平衡体系的条件之一，如浓度、压力和 温度，平衡就向减弱这个改变的方向移动，这就 是吕.查德里原理。根据这个原理，当增加反应物 浓度时，平衡就向减少反应物浓度的方向移动； 减少生成物浓度时，平衡就向增加生成物浓度的 方向移动。当增大压力时，平衡就向减小压力的 方向移动；当减小压力时，平衡就向增大压力的 方向移动。升高温度时，平衡就向吸热的方向移 动，降低温度时，平衡就向放热的方向移动。
技术资料
14
• 2) 压力
• 甲醇合成反应为分子数减少的反应，因此 增加压力有利于反应向甲醇生成方向移动， 使反应速度提高，增加装置生产能力，对 甲醇合成反应有利。但压力的提高对设备 的材质、加工制造的要求也会提高，原料 气压缩功耗也要增加以及由于副产物的增 加还会引起产品质量的变差。所以工厂对 压力的选择要在技术、经济等方面综合考 虑。
增加了分子有效结合的机会，使甲醇合成
反应的速度加快； 技术资料
13
热反应，对于可逆的放热反应来讲，温度升 高固然使反应速率常数增大，但平衡常数的 数值将会降低。因此，选择合适的操作温度 对甲醇合成至关重要。
• 所以必须兼顾上述两个方面，温度过低达不到 催化剂的活性温度，则反应不能进行。温度太 高不仅增加了副反应，消耗了原料气，而且反 应过快，温度难以控制，容易使催化剂衰老失 活。一般工业生产中反应温度取决于催化剂的 活性温度，不同催化剂其反应温度不同。另外 为了延长催化剂寿命，反应初期宜采用较低温 度，使用一段时间后再升温至适宜温度。
程度及速度有一定的影响。下面围绕温度、
压力、气体的组成及空间速度对甲醇合成 反应的影响来讨论工艺条件的选择。
• 1) 温度
• 在甲醇合成反应过程中，温度对于反应混 合物的平衡和速率都有很大影响。
• 对于化学反应来说，温度升高会使分子的
运动加快，分子间的有效碰撞增多，并使
分子克服化合时的阻力的能力增大，从而
技术资料
15
• 3) 空间速度
• 所谓空间速度（简称空速），是指在单位 时间内，单位体积的催化剂所通过气体体 积数。其单位是m3/（m3催化剂·h，即h— 1）。可用来表示反应器的生产能力，即空
化工基础知识
讲课人：王磊
技术资料
1
1、化学反应速率是怎样定义的？
• 化学反应速率指的是化学反应进行的快慢 程度。化学反应速率通常用单位时间内反 应物浓度的减少量或生成物浓度的增加量 来表示。其单位是：mol.L-1.s-1或mol. L1.min-1。
技术资料
2
2、影响化学反应速率的因素有哪些？
技术资料
4
3、何为可逆反应与化学平衡？
• 在同一条件下，能同时向两个方向（正、 逆反应方向）进行的化学反应叫做可逆反 应。可逆反应常用可逆号“ ”表示，例 如：
• N2 ＋ 3H2 2NH3
技术资料
5
• 当可逆反应开始时，正反应速率（以r正 表 示）最大，但随着反应的进行，反应物浓
度不断下降，正反应速率就逐渐减少。而
• （2）压力对化学平衡的影响。当增加气体反应 的总压力时，平衡向气体分子数减少的方向移动； 减少压力，平衡向增加气体分子数方向移动。
技术资料
7
• （3）温度对化学平衡的影响。在其它条件 不变的情况下，升高温度会使化学平衡向 吸热反应的方向移动；降低温度会使化学 平衡向放热反应的方向移动。
• （4）催化剂对化学平衡的影响。由于催 化剂只能同等程度地增加正、逆反应速率， 因此，它只能使平衡较快达到，而不能使 平衡发生移动。
生成物浓度从无到有，浓度在逐渐增大， 逆反应速率（以r逆表示）也就增大。当反 应进行到某一时刻，就会出现正、逆反应 速率相等（r正＝r逆）的状态。这时体系所 处的平衡状态叫做化学平衡。化学平衡状
态下，反应物和生成物的浓度叫做平衡浓 度。
技术资料
6
4、影响化学平衡的因素有哪些？
• （1）浓度对化学平衡的影响。对任何可逆反应， 在其它条件不变的情况下，增大某一反应物的浓 度或减少生成物的浓度，都能使平衡向增加生成 物方向，即正反应方向移动；增大生成物浓度或 减小反应物浓度，都可以使平衡向逆反应方向移 动。
• （1）浓度对反应速率的影响。反应物质的 浓度越大，反应速率越快，反之则越慢。
• （2）温度对反应速率的影响。提高温度 是常用的加快反应速度的方法。当反应物 浓度不变时，改变温度，速率就改变。可 见，反应速率常数K随温度的升高而增大。
技术资料
3
• （3）催化剂对反应速率的影响。催化剂又 叫触媒，是一类能改变化学反应速率，而 本身的组成、质量和化学性质在反应前后 保持不变的物质。能加快反应速率的催化 剂叫做正催化剂；能减缓反应速率的催化 剂叫负催化剂。不同的化学反应需要不同 的催化剂，这是催化剂的选择性。每一种 催化剂必须在一个合适的温度范围内才能 发挥最大的催化效力，这个温度范围称为 催化剂的活性温度范围。