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化工生產中的動力學透析論文
催化劑對反應速率的影響
前已述及，要使反應速率加快，可以提高溫度。但對某些反應來說，升高溫度常會引起一些副反應發生或者使副反應也加快，甚至會使主反應的反應進程減慢。此外，有些反應即使在高溫下反應速率也較慢。因此，在這些情況下使用升高溫度的方法來提高反應速率，就受到了一定的限制。而催化劑則是提高反應速率的一種最常用、也是很有效的辦法。例如在常溫下，氫和氧化合成水的反應速率是非常小的，但當有鈀粉或105催化劑（是以分子篩為載體的鈀催化劑）存在時，常溫、常壓下氫氣和氧氣就可以迅速化合成水。又如在硫酸生產中由SO2氧化轉化為SO3的反應SO2+1/2O2=SO3，只要加入少量的V2O5作催化劑，就可以使反應速率提高數萬倍。在化工生產中，使用催化劑的目的就是加快主反應的速率，減少副反應的發生，從而使反應能定向進行，緩和反應條件，降低對設備的要求，提高設備的生產能力和降低產品的生產成本。而某些在理論上可以合成得到的化工產品，由于沒有開發出有效的催化劑，以致長期以來不能實現工業化的生產。此時，只要研究出該化學反應適宜的催化劑，就能有效地加速化學反應速率，使該產品的工業化生產得以實現。
濃度對反應速率的影響
根據反應平衡移動原理，反應物濃度越高，越有利于平衡向產物方向移動。當有多種反應物參加反應時，往往使價廉易得的反應物過量，從而可以使價格高或難以得到的反應物更多地轉化為產物，以提高其利用率。反應物濃度愈高，反應速率愈快。一般在反應初期，反應物濃度高，反應速率快，隨著反應的進行，反應物逐漸消耗，反應速率逐漸下降。提高濃度的方法有：對于液相反應，采用能提高反應物溶解度的溶劑，或者在反應中蒸發或冷凍部分溶劑等；對于氣相反應，可適當加壓或降低惰性物的含量等。對于可逆反應，反應物濃度與其平衡濃度之差是反應的推動力，此推動力愈大則反應速率愈快。所以，在反應過程中不斷從反應體系取出生成物，使反應遠離平衡，既保持了高速率，又使平衡向產物方向移動，這對于受平衡限制時反應，是提高產率的有效方法之一。
壓力對反應速率的影響
一般說來，壓力對液相和固相反應的平衡影響較小，所以壓力對液相和固相反應的影響不大。氣體的體積受壓力影響大，故壓力對有氣相物質參加的反應平衡影響很大。壓力對反應速率的影響是通過壓力改變反應物的濃度而形成的。從反應動力學可知，除零級反應的反應速率與反應物濃度無關外，各級反應的速率都隨反應物濃度增大而加快。因此，對于氣相反應而言，也可以通過提高反應壓力使氣體的濃度增加，達到提高反應速率的目的。需要指出的是，在一定壓力范圍內，加壓可減小氣體反應體積，且對加快反應速率有一定好處，但效果有限，壓力過高，能耗增大，對設備要求高，反而不經濟。惰性氣體的存在，可降低反應物的分壓，對反應速率不利，但分子數的增加有利于反應平衡。以上涉及的反應主要是單相反應。對于多相反應來說，由于反應總是在相和相的界面上進行，因此多相反應的反應速率除了與上述幾個因素有關外，還和彼此的相之間的接觸面的大小有關。例如，在生產上常把固態物質破碎成小顆粒或磨成粉末，將液態系統淋灑成線流、滴流或噴成霧狀的微小液滴，以增大相間的接觸面，提高反應速率。此外，多相反應還受到擴散作用的影響，因為加強擴散可以使反應物不斷地進入界面，并使已經產生的生成物不斷地離開界面。例如煤燃燒時，鼓風比不鼓風燒得旺，加強攪拌可以加快反應速率。這都是由于擴散作用加強的結果。
結語
化學反應所以能夠發生，是因為組成反應物的分子中各原子間的化學鍵破裂，而重新組成生成物的分子中各原子間的化學鍵。這種鍵的破裂需要能量。因物質結構的不同，所以參加化學反應各物質的結構決定反應速率的重要原因。
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