催化反應(yīng)工程(華東理工大學(xué)) 反應(yīng)過程的溫度特征

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反應(yīng)過程的溫度特征簡單反應(yīng)的溫度特性對于簡單反應(yīng),為了獲得最大反應(yīng)速率,要求采用盡可能高的溫度。其最優(yōu)溫度應(yīng)落在該反應(yīng)過程有關(guān)約束條件所規(guī)定的邊界極值上,這些約束條件包括催化劑的耐熱溫度、反應(yīng)物或產(chǎn)物熱分解溫度等。平行反應(yīng)的溫度特性目的產(chǎn)物P選擇率的溫度效應(yīng)由主、副反應(yīng)速率常數(shù)k1/k2決定。比值k1/k2的大小隨溫度的變化取決于主、副反應(yīng)活化能的相對值。當(dāng)E1E2,即主反應(yīng)活化能大于副反應(yīng)活化能,提高溫度有利于反應(yīng)過程選擇率的提高;反之,E1E3,反應(yīng)器進(jìn)口處應(yīng)取高溫。而在反應(yīng)器的后部,由于產(chǎn)物順酐的生成和原料中苯濃度的減少,這時(shí)串連副反應(yīng)是造成選擇率降低的主要因素。根據(jù)E1E2,為降低反應(yīng)產(chǎn)物順酐深度氧化反應(yīng)的程度,反應(yīng)器后部應(yīng)取低溫。整個(gè)反應(yīng)過程要求沿反應(yīng)器長度呈前高后低的溫度序列。產(chǎn)品P是所需產(chǎn)物,且各反應(yīng)均為一級(jí)。為了獲得最大收率,對該反應(yīng)不僅需要最優(yōu)溫度,而且需要最優(yōu)反應(yīng)時(shí)間?;罨芟鄬﹃P(guān)系為E2E1E3,表明該反應(yīng)在低溫下有利于副反應(yīng)PR;而高溫時(shí),則有利于副反應(yīng)PS。所以應(yīng)該在高溫與低溫之間存在一個(gè)特定的溫度,此時(shí)收率為最高。

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