题目
在烃类热裂解生产乙烯中,提高温度有利于( )次反应,减短停留时间有利于( )次反应。A. 一,一B. 二,二C. 一,二D. 二,一
在烃类热裂解生产乙烯中,提高温度有利于( )次反应,减短停留时间有利于( )次反应。
A. 一,一
B. 二,二
C. 一,二
D. 二,一
题目解答
答案
A. 一,一
解析
本题考查烃类热裂解生产乙烯过程中温度和停留时间对反应的影响,解题思路是分别分析提高温度和减短停留时间对一次反应和二次反应的作用。
提高温度对反应的影响
在烃类热裂解生产乙烯的过程中,一次反应是指由原料烃经热裂解生成乙烯、丙烯等低级烯烃的反应,这些反应一般是吸热反应,且反应活化能较高。根据阿伦尼乌斯公式$k = A\mathrm{e}^{-\frac{E_{\mathrm{a}}}{RT}}$(其中$k$为反应速率常数,$A$为指前因子,$E_{\mathrm{a}}$为反应活化能,$R$为气体常数,$T$为绝对温度),对于活化能较高的一次反应,温度升高时,反应速率常数$k$增大的幅度较大,所以一次反应的速率会显著加快,有利于一次反应的进行。
而二次反应是指一次反应生成的低级烯烃进一步发生反应生成多种产物甚至结焦生炭的反应,这些反应一般是放热反应,且反应活化能相对较低。温度升高时,虽然二次反应的速率也会加快,但由于一次反应活化能高,温度升高对一次反应速率的促进作用更为明显,所以总体上提高温度有利于一次反应。
减短停留时间对反应的影响
停留时间是指反应物在反应器内的停留时长。一次反应生成乙烯等低级烯烃的反应时间相对较短,而二次反应是在一次反应产物的基础上进一步反应,需要更长的时间。当减短停留时间时,反应物在反应器内停留的时间变短,一次反应还未充分进行就离开了反应器,不利于一次反应的进行。而二次反应由于需要更长的时间才能发生,减短停留时间使得二次反应发生的机会大大减少,所以减短停留时间有利于抑制二次反应,也就是有利于一次反应。