СПОСОБ ВОЗДЕЙСТВИЯ НА СКОРОСТЬ АВТОКАТАЛИТИЧЕСКОЙ РЕАКЦИИ Российский патент 2004 года по МПК B01J23/42 B01J27/10 B01J27/13 B01J37/34 

Изобретение относится к области физической химии и может быть использовано для регулирования скорости автокаталитических реакций гидрирования и окисления.

Реакции гидрирования и окисления являются основными промышленными процессами, реализуемыми, как правило, в присутствии катализатора, в частности, для синтеза алканов, альдегидов, аминов и т.д.

Известны способы воздействия на количественный состав продуктов, получаемых в результате радикальных реакций путем воздействия магнитным полем на реагенты. См. Сагдеев Р.З. Успехи химии. - М., 1977, №46, вып.4, с.569-599.

Данный способ не позволяет воздействовать на скорость автокаталитических реакций.

Известен также способ воздействия на количественный состав продуктов, получаемых в результате радикальных реакций с использованием магнитных полей. См. Салихов К.М. Химия и компьютерное моделирование. - Бутлеровские сообщения, 2001, №4, 3-я лекция по спиновой химии, с.1-18.

Данный способ предположительно может быть применен для контролирования молекулярного веса полимерных молекул в процессе полимеризации, а также для управления цепными радикальными реакциями, длиной их цепи и пределами воспламенения.

Заявителем не выявлены какие-либо аналоги настоящего изобретения, то есть какие-либо способы воздействия на скорость автокаталитических реакций с помощью магнитного поля. Таким образом, изобретение, по мнению заявителя, не имеет прототипа.

В основу настоящего изобретения положено решение задачи создания способа воздействия на скорость автокаталитической реакции гидрирования или окисления в присутствии [Pd(H₂O)₄](ClO₄)₂ посредством воздействия магнитным полем.

Согласно изобретению эта задача решается за счет того, что способ воздействия на скорость автокаталитической реакции гидрирования или окисления характеризуется тем, что реакцию осуществляют в присутствии [Pd(H₂O)₄](ClO₄)₂, который предварительно обрабатывают магнитным полем с магнитной индукцией 100-950 мТл.

Поскольку по имеющимся сведениям какие-либо способы воздействия на скорость автокаталитической реакции магнитным полем отсутствуют, заявитель считает, что настоящее изобретение соответствует критерию “изобретательский уровень”.

Заявленное изобретение поясняется чертежами, где изображено:

на фиг.1 - схема установки для реализации заявленного способа;

на фиг.2 - график зависимости объема поглощенной газовой смеси от времени при различных значениях магнитной индукции в реакции:

на фиг.3 - то же, что и на фиг.2 в реакции:

на фиг.4 - то же, что на фиг.2 в реакции:

на фиг.5 - то же, что на фиг.2 в реакции:

на фиг.6 - то же, что на фиг.2 в реакции:

Установка для реализации способа включает реактор 1, соединенный с манометрической установкой 2. Реактор 1 расположен между полюсами магнита 3. Газ или газовая смесь поступает в реактор 1 из баллона 4. Также в реактор 1 вводят необходимые в реакциях компоненты. В качестве катализатора используется [Pd(H₂O)₄](ClO₄)₂ (тетрааквапалладий (II) перхлорат).

Предварительно [Pd(H₂O)₄](ClO₄)₂ помещают в реактор и подвергают воздействию магнитным полем с тем или иным значением магнитной индукции (В). Время воздействия составляет от 15 мин до 2 ч в зависимости от величины В и типа реакции. Реакции осуществляют при температуре 20-25°С. После предварительной обработки [Pd(H₂O)₄] (ClO₄)₂ магнитным полем в реактор 1 из баллона 4 подавали газ или газовые смеси.

Пример 1.

Осуществлялась реакция (1) гидрирования этилена в присутствии аргона. Смесь этилена, водорода и аргона при объемном соотношении ингредиентов С₂Н₄:Н₂:Аr=3,2:13,8:83,0 подавалась в реактор 1. Исходная концентрация [Pd(H₂O)₄](ClO₄)₂ составляла 2×10^-5, концентрация ионов водорода H⁺ составляла 0,7 моль/л, время предварительной обработки [Pd(H₂O)₄](ClO₄)₂ магнитным полем составляло 60 мин.

Результаты воздействия на скорость автокаталитической реакции (1) при разных значениях В отражены на фиг.2.

Пример 2.

Осуществлялась реакция (2) гидрирования 2Fe+3aq

; исходные концентрации: Pd2+aq=5×10^-4, Fe+3aq=1×10^-2, Н⁺=0,7 моль/л, время предварительной обработки [Pd(H₂O)₄](ClO₄)₂ магнитным полем составляло 60 мин.

Результаты воздействия на скорость автокаталитической реакции (2) при В=950 мТл отражены на фиг.3.

Пример 3.

Осуществлялась реакция (3) гидрирования аллилового спирта СН₂=СНСН₂ОН; исходные концентрации: Pd2+aq

=1×10^-5, аллилового спирта 2×10^-3, H⁺=0,2 моль/л, время предварительной обработки [Pd(H₂O)₄](ClO₄)₂ магнитным полем составляло 15 мин.

Результаты воздействия на скорость автокаталитической реакции (3) при В=950 мТл приведены на фиг.4.

Пример 4.

Осуществлялась автокаталитическая реакция (4) окисления Fe+2aq

; исходные концентрации: Pd2+aq=2×10^-3, Fe+2aq=1×10^-2, H⁺=0,7 моль/л, время предварительной обработки [Pd(H₂O)₄](ClO₄)₂ магнитным полем составляло 15 мин.

Результаты воздействия на скорость автокаталитической реакции (4) при В=950 мТл приведены на фиг.5.

Пример 5.

Осуществлялась автокаталитическая реакция (5) окисления водорода в присутствии инертного газа - аргона; объемное соотношение ингредиентов газовой смеси O₂:Н₂:Аr=2,5:10:87,5; исходные концентрации: Pd2+aq

=2×10^-5, H⁺=0,2 моль/л, время предварительной обработки [Pd(H₂O)₄](ClO₄)₂ магнитным полем составляло 120 мин.

Результаты воздействия на скорость автокаталитической реакции (5) при В=950 мТл приведены на фиг.6.

Изобретение относится к области физической химии. Описанный способ воздействия на скорость автокаталитической реакции гидрирования или окисления характеризуется тем, что реакцию осуществляют в присутствии [Pd(H₂O)₄] (ClO₄)₂, который предварительно обрабатывают магнитным полем с магнитной индукцией 100-950 мТл. Технический результат: данный способ может быть применён для контролирования молекулярного веса полимерных молекул в процессе полимеризации, а также для управления цепными радикальными реакциями. 6 ил.

Способ воздействия на скорость автокаталитической реакции гидрирования или окисления, отличающийся тем, что реакцию осуществляют в присутствии [Pd(H₂O)₄] (ClO₄)₂, который предварительно обрабатывают магнитным полем с магнитной индукцией 100-950 м Тл.