Давлению реактор , иногда называют трубкой высокого давлени, или герметизированной трубкой, представляет собой химический реактор , который может проводить реакцию под давлением. Реактор высокого давления - это особая сфера применения сосуда под давлением . Давление может быть вызвано самой реакцией или внешним источником, например водородом при каталитическом переносе гидрирования .
Преимущества
Реактор под давлением может иметь несколько преимуществ по сравнению с обычной круглодонной колбой . Во - первых, он может провести реакцию выше точки кипения в виде растворителя . Во-вторых, давление может уменьшить реакционный объем, включая жидкую фазу, и, в свою очередь, увеличить концентрацию и частоту столкновений , а также ускорить реакцию.
Повышение температуры может ускорить желаемую реакцию, но также ускорить разложение по реагентам и исходных материалов . Однако давление может ускорить желаемую реакцию и влияет на разложение только тогда, когда оно включает выделение газа или реакцию с газом в сосуде. Когда желаемая реакция ускоряется, конкурирующие реакции сводятся к минимуму. Давление обычно способствует более быстрой реакции с более чистыми профилями реакции.
Вышеупомянутые преимущества реактора под давлением были продемонстрированы в химии микроволнового излучения . Например, если Suzuki Coupling работает 8 часов при 80 ° C, то в микроволновом синтезаторе требуется всего 8 минут при 140 ° C. Эффект микроволн - дискуссионная тема. Более поздние эксперименты показывают, что некоторые из этих ранних отчетов являются артефактами, а повышение скорости происходит строго из-за тепловых эффектов. [1] [2] [3]
Если реактор под давлением спроектирован правильно, он может соответствовать 4 из 12 принципов зеленой химии.
- 1, меньшее количество растворителя и более чистый профиль реакции приводят к меньшему количеству отходов
- 5, требуется меньше растворителя
- 6, короткое время реакции может сэкономить до 92 процентов электроэнергии и 200 галлонов охлаждающей воды на кипятили с обратным холодильником реакции [ править ]
- 12, закрытый сосуд может предотвратить выброс токсичного газа и взрывы.
Типы реакторов под давлением
Стандартный стеклянный реактор под давлением
Стеклянные реакторы под давлением обычно используются, когда оператору необходимо наблюдать за протеканием реакции. Хотя номинальное давление в этих системах ниже, чем у большинства металлических реакторов под давлением, они по-прежнему являются эффективной установкой для достижения ответственных пределов давления. Оценки на стеклянных сосудах напрямую связаны с диаметром сосуда. Чем больше диаметр, тем ниже допустимое давление. Встроенные донные клапаны также могут влиять на номинальное давление. Нижний клапан на стеклянном сосуде обычно связан с более низким допустимым рабочим давлением. Все эти переменные определяются процессом и параметрами каждой отдельной реакции. Стеклянные сосуды под давлением также могут использоваться в инертных приложениях. Эти сосуды используются в реакциях, включая гидрирование, полимеризацию, синтез, каталитическую, нефтехимическую, кристаллизацию и так далее, но не ограничиваются ими.
Одним из недостатков стандартного стеклянного реактора под давлением является возможность взрыва из-за трудно прогнозируемого чрезмерного внутреннего давления и отсутствия механизма сброса. Однако при надлежащей реализации мер безопасности, предоставленной производителем, оператор может безопасно выполнять большинство реакций.
Трубка Фишера-Портера
Фишер-Портер трубка или Фишер-Портер сосуд представляет собой реактор давления стекла , используемый в химической лаборатории. Изготовлено компанией Andrews Glass Co. из Вайнленда, штат Нью-Джерси.
Металлический реактор под давлением
Металлические реакторы под давлением обычно используются для реакций высокого давления. У них гораздо более высокое номинальное давление, чем у стеклянных реакторов. Несмотря на то, что они имеют более высокое номинальное давление, у них все же есть свои явные недостатки. Одна из них заключается в том, что металлические сосуды более подвержены коррозии. Материал конструкции (MOC) особенно важен на этапе проектирования металлического реактора под давлением. Правильный MOC может уменьшить или даже устранить коррозию, наблюдаемую в резервуаре, но, в зависимости от выбранного материала, может увеличить стоимость системы. Металлические сосуды также намного тяжелее, и с ними следует обращаться осторожно при проведении технического обслуживания.
Металлические реакторы высокого давления используются в реакциях, включая гидрирование, полимеризацию, синтез, каталитическую, нефтехимическую и т. Д., Но не ограничиваются ими. Они также используются для выполнения таких исследований, как Upstream, Biomass, Biopolymer, Zeolite и т. Д.
К недостаткам металлического реактора высокого давления (бомбы) относятся установка, обслуживание и коррозионная активность.
СВЧ синтезатор
К недостаткам СВЧ-синтезатора можно отнести ограничение по растворителям.
Смотрите также
Рекомендации
- ^ Каталог синтеза и очистки Biotage 2008
- ^ Повторение нетепловых микроволновых эффектов, о важности мониторинга внутренней температуры и перемешивания в микроволновой химии М.А. Херреро, JM Кремснер, CO Kappe J. Org. Chem. 2008, 73, 36-47. Архивировано 20 октября 2008 года в Wayback Machine.
- ^ Микроволновая химия в реакционных флаконах карбида кремния: разделение тепловых и нетепловых эффектов. Д. Обермайер, Б. Гутманн, CO Kappe Angew. Chem. Int. Эд. 2009, 48, 8321-8342. Архивировано 20 октября 2008 года в Wayback Machine.