С целью наиболее полного использования сырья желательно вести технологический процесс в условиях получения наиболее высокой степени превращения исходного вещества. Поэтому большой практический интерес представляет установление влияния различных факторов на равновесие системы (т.е. равновесную степень превращения), а также разработка приемов, позволяющих сдвинуть равновесие в сторону образования целевых продуктов.
Основными параметрами, влияющими на равновесие химических реакций, являются температура, давление и концентрация реагирующих веществ. Эти параметры обычно используются на практике для сдвига равновесия в желаемую сторону, т.е. для регулирования равновесной степени превращения.
Влияние изменения внешних условий на положение равновесия – принцип Ле-Шателье: если на систему, находящуюся в устойчивом равновесии воздействовать извне, изменяя какое-либо из условий, определяющих положение равновесие, то в системе усилится то направление процесса, течение которого ослабляет влияние произведенного воздействия и положения равновесия сместится в том же направлении.
Рассмотрим обратимую реакцию:
aA+bB = rR+sS
реагенты продукты
Так как равновесие характеризуется равенством скоростей прямой и обратной реакции (
), можно сказать, что смещение равновесия происходит тогда, когда произведенное воздействие неодинаково влияет на скорость прямого и обратного процессов. Это нарушение равенства скоростей и приводит к переходу системы в новое состояние равновесия, при которой 
снова, но будут отличаться от первоначальных значений.
Влияние давления
Влияние давления определяется знаком изменения объема ∆V (или знаком разности числа молей газообразных веществ): для реакций, протекающих с увеличением числа молей(∆n>0) увеличение давления не благоприятно. Смещению равновесия реакции вправо способствует снижение давления. Для реакций с уменьшением числа молей (∆n<0), целесообразно повышению давления (p).
Чувствительность положения равновесия к изменениям давления тем больше, чем большим изменением объема сопровождается тот или иной процесс. Значительные изменения объема могут происходить только в реакциях, в которых участвуют газы, или в тех случаях, когда хотя бы один из компонентов находится в газообразном состоянии.
Например: N2 + 3H2 ↔ 2NH3 (a)
СН4 ↔ С + 2Н2 (б)
СО + Н2О ↔ H2 + СО2. (в)
Поскольку реакция (а) протекает с уменьшением объема, то, исходя из принципа Ле-Шателье, для смещения равновесия слева направо необходимо повышать давление.
На практике так и поступают – процесс ведут под давлением 32,0 МПа (320 кгс/см2).
Для реакции (б), протекающей с увеличением объема, для смещения равновесия слева направо необходимо, наоборот, понижать давление. На равновесие реакции (в) изменение давления не влияет, т.к. объем системы в процессе реакции не изменяется.
Влияние инертного газа
Введение инертного газа в систему подобна эффекту уменьшения общего давления (p):
- если реакция протекает с уменьшением числа молей (∆n<0), разбавление смещает равновесие реакции в сторону исходных веществ.
- если с увеличением числа молей (∆n>0), равновесие смещается вправо.
Из закона Дальтона 
видно, что эффект разбавления подобен эффекту снижения общего давления в системе.
Влияние концентрации
В соответствии с принципом Ле- Шателье: введение избытка исходных веществ вызовет смещение в том направлении, чтобы уменьшить его концентрацию, т.е. вправо; и введение избытка продукта сместит равновесие влево. Увеличивая концентрацию одного из реагентов (более дешевого), можно повысить степень превращения другого (дорогого).
Уменьшить концентрацию продуктов в зоне реакции можно за счет вывода реакционной массы из зоны реакции, отделение продуктов и возврата реагентов в зону реакции. Наиболее простым способом вывода продуктов из зоны реакции является их связывание химическим путем с другими, вводимыми извне веществами. Чаще используют способ, заключающийся в переводе всех или отдельных продуктов реакции в другое фазовое состояние и выводе их из системы. Этот процесс обычно осуществляют по циркуляционной схеме (циклической).
Смесь исходных реагентов А и В поступает в реактор, в котором происходит химическое взаимодействие между реагентами.
Рис – Циркуляционная схема химико-технологического процесса с выводом продукта реакции: 1 – реактор; 2 – конденсатор
На выходе из реактора в газовой смеси содержится продукт реакции и непрореагировавшие исходные реагенты А и В. Газовая смесь поступает в конденсатор 2, где она охлаждается. При этом продукт реакции R конденсируется и выводится из системы, А исходные реагенты А и В возвращаются в процесс.
Влияние температуры
Важное значение имеет тепловой эффект реакции
· повышение температуры процесса всегда благоприятствует накоплению веществ, образующихся в данной реакции с поглощением теплоты, т.е. усиливает эндотермическое направление процесса (∆Н > 0)
· понижение температуры усиливает экзотермическое направление (∆Н < 0). При изменении температуры процесса равновесие смещается в направлении, для которого изменение энтропии имеет тот же знак, что и изменение температуры ∆Т.
=2NH3 ∆Н<0
В промышленных условиях необходимо, чтобы вначале процесса, когда присутствует реагенты и практически отсутствуют продукты была высокая температура. Затем температуру понижают по линии оптимальных температур (ЛОТ) для сдвига равновесия в сторону продукта. Это достигается при помощи химических реакторов. При образовании новых связей выделяется тепло (экзотермич.) При разрушении связи тепло расходуется (эндотермическая).
Обычно устанавливают функциональную зависимость X* от константы равновесия [X* = F (KР)]. Вид этой зависимости определяется типом химической реакции. Например, для простой обратимой реакции A ↔ R зависимость X* = F (KР) может быть получена следующим путем. Константа равновесия этой реакции выражается уравнением
(1)
где *pA, *pR – парциальное давление соответственно реагентов A и R в состоянии равновесия.
Определим значения *pA и *pR и подставим их в уравнение (1). Для рассматриваемой реакции по уравнению имеем
откуда
(2)
где Р – общее давление.
но
или
(3)
подставив 3 (1) полученные значения для *pA и *pR находим
откуда
(4)
Для реакции А ↔ 2R аналогично получаем
(5)
Влияние температуры на равновесие, т.е. функциональная зависимость K p = f (T), отражается уравнением изобары Вант-Гоффа, которое имеет вид
(6)
После интегрирования этого уравнения в пределах изменения температуры от T1 до T2 и при условии, что ΔH не зависит от величины Т, получаем
(7)
Условия применения этого уравнения ограничены небольшим интервалом температур, поскольку в действительности ΔH зависит от Т.
Для определения константы равновесия при значительном изменении температуры применяют эмпирическое уравнение типа
(8)
В практических расчетах часто пользуются приближенным уравнением
(9)
где
(10)
В справочной литературе имеются значения константы равновесия или коэффициенты в приведенных уравнениях для многих реакций. Если же эти сведения отсутствуют, значения констант равновесия находят экспериментально. Для этого опытным путем для каждой рассматриваемой реакции в состоянии равновесия определяют концентрации исходных реагентов и полученных продуктов при нескольких температурах. Подставив эти данные в уравнение 
, находят константу K p. Зная константу равновесия, определяют коэффициенты в уравнениях (8) и (9). Зная зависимости
(а,б)
нетрудно установить зависимость X * =Ф(T). Для этого необходимо в уравнение (а) подставить значение Kp из уравнения (б)
Эта зависимость является одной из самых главных в химической технологии, поскольку величина X* характеризует максимально возможное извлечение целевых продуктов из перерабатываемого сырья, а температура оказывает сильное влияние на скорость химических реакций.
Вид функциональной зависимости X * =Ф(Т) для экзотермических и эндотермических реакций неодинаков: для экзотермических реакций X* уменьшается при повышении температуры, а для эндотермических реакций – возрастает (рис.1). Такой характер зависимости вытекает из уравнений (1) и (4).
Рис. 1 – Зависимость равновесной степени превращения Х* от температуры Т: 1 – для экзотермической реакции; 2 – для эндотермической реакции
Действительно, из уравнения (9) следует, что для экзотермической реакции значение Kp уменьшается при повышении температуры, следовательно, член 1 / Kp увеличивается, а X* – уменьшается. Для эндотермической реакции, наоборот, при повышении температуры значение Kp возрастает, поэтому член 1 / Kp в уравнении (1) уменьшается, а X* увеличивается.
Выбор условий проведения процесса в промышленности можно продемонстрировать на примерах 2-х обратимых процессов, протекающих с использованием катализаторов.
Синтез аммиака N2 + 3H2 «2NH3 представляет собой экзотермическую реакцию, в течение которой объем смеси уменьшается. В соответствии с принципом Ле-Шателье, процесс целесообразно проводить при повышенном давлении. Температура синтеза с одной стороны ограничена активностью катализатора, с другой – его термостойкостью. По этой причине режим процесса не должен выходить за рамки температурного интервала 700 – 830 К. Промышленный интерес представляет процесс с выходом продукта более 20 %. На рисунке представлены зависимости равновесной концентрации аммиака от температуры при разных значениях давления. Выполнение требуемых условий достигается на затемненном участке графика. Из проведенного ТД анализа можно сделать вывод, что для данной реакции целесообразно создание давления, превышающего значение 20 МПа. В промышленности процесс ведут при 30 МПа.
Дегидрирование бутана C4Н10 = C4Н8 + Н2 – реакция эндотермическая, протекает с увеличением объема. В отличие от рассмотренного выше примера, этот процесс целесообразно проводить при пониженном давлении или разбавлении исходной смеси инертным веществом. Понижение давления до уровня ниже атмосферного создает риск аварийной ситуации: при нарушении уплотнений в оборудовании проникший внутрь воздух создает взрывоопасную смесь с углеводородами, поэтому во избежание этой возможности используют другой вариант смещения равновесия вправо – бутан разбавляют водяным паром. Эндотермическую реакцию следует проводить при максимально возможной температуре. В данном процессе превышение температуры значения 873 К приводит к термической деструкции углеводородов. Остается отметить, что превращение бутана в промышленном процессе должно достигать не менее 50 %. На рисунке представлены зависимости равновесной степени превращения бутана от температуры при различных степенях его разбавления и выделена область необходимых температур и степеней превращения. Из проведенного анализа следует, что процесс целесообразно проводить при разбавлении бутана водяным паром в соотношении не менее, чем 8:1.