Способ исследования кинетики химических реакций Советский патент 1983 года по МПК B01J3/08 

Изобретение относится к химической кинетике и может быть использовано в экспериментальных исследованиях скорос тей газофазных химических реакций при высоких давлениях. Известны способъ исследования воспламенения реагирующих смесей газов и условий, при которых воспламенение имеет место, что позволяет определять величины скоростей химических реакций, заключающиеся в том, что в эвакуирован ный и нагретый до заданной темаературы сосуд быстро впускают заранее подготов ленную холодную смесь. Температура, стенок сосуда поддерживается постоянно Нагрев смеси осуществляется при контакте ее с горячими стенками. По проществии некоторого периода индукции происходит самовоспламенение сме-. си Cl . Недостатком этого способа является то, что он применим только в тех случаях, когда время впуска и нагрева сме си rfo температуры стенок существенно меньще времени инвукоии. Наиболее блвзквм к предлагаемому по технической суишости я достигаемому эффекту 5шляется способ исследования кинетики химических реакций путем бездетонационного адиабатического сжатия исследуемой азовой смеси, подачи ее в реакционную камеру и измерения даззлени смеси , К числу недостатков известного способа адиабатического сжаа-ия относятся возникновение детонации в кондентриро- ванных смесях и наличие химических реа ций в смеси в процессе сжатия, что ккосит неопределенность в измеряемый пе- риод индукции. Целью 1зобретения является изучение реакций с низкйК TeMneiaiypHUM порогом и расщирение диапазонов давления и температуры за счет исключения возмож ности протекания реакций в процессе сжатия. . Поставленная цель достигается тем, что согласно спосо исследования кинетики химических реакций путем бездетоН 1ционного адиабатического сжатия исследуемой газовой смеси, подачи ее в реакционную камеру и измерения давления смеси, исследуемую газовую смесь до сжатия разделяют на части, при в реакционную камеру подают одну из них, а остальные сжимают до давления 10-300 ДШа, после чего их подают в реакционную камеру, в которой перемешивают с первой частью газовой смеси и доводят давление полученной смеси в реакционной камере до давления 1О300 МПа. На чертеже изображено устройство, реализующее предлагаемый способ, обиий вид, продольный разрез. Устройство содержит баллон 1 с толкающим газом, ствол 2 с газовыми компонентами исходной смеси, тяжелый порщень 3 с механизмом 4 его удержания, реакционную камеру 5, управляемый клапан 6 и обратный клапан 7, тур лизирующую решетку 8. Устройство работает следующим образом. В баллон 1 подают толкающий газ, воздух под давлением 20О атм. Порщень 3 удерживают в исходном положении механизмом 4. Управляемый клапан 6 в исходном положении перекрывает канал, связывающий полость ствола 2 и реакционную камеру 5, при этом обеспечивают такой режим его работы, при котором он открьтает канал между стволом и реакционной камерой при достижении в стволе давления газа атм. В ствол 2 подают газовые компоненты исходной смеси, например N-j. + СНд при давлении 15 атм, а в реакционную камеру 5 - химически активный компонент, например закись азота NjO при давлении 6 О атм. Путем срабатывания механизма 4 обеспечивают пуск порщня 3, который под действием толкающего газа из баллона 1 разгоняется и сжимает смесь + При достижении давления смеси в стволе /wiOOO атм и температуры 1100 К эткрьшают клапан 6 (момент времени Ь 0,075 с от начала эксперимента) перепускают смесь в реакционную камеру за время л 5 Ю-с. Для создания необходимого масштаба турбулентности втекающую скесь пропускают через, тур- булизируюшую решетку 8, перемешивают с ранее изолированным в реакционной камере исходным компонентом, закисью. азота, повьш1ают параметры всей смеси за счет дожатия поршнем до 1300 атм и температуры 1400 К и обеспечивают начало реакции в смеси. В процессе проте кшгая реакции регистрируют изменение аараметров в смеся, удерживая ее в реакционной камере при помощи обратного клапана 7. Пример. Химически активкуто , например окислитель, изолируютк удерживают в реакционной камере.

достигают в сжимаемом гбзе заданнбго Зфбвня параметров (.давления 1ООО атм и температуры 8ОО-110О К в аависшйоо ти от начального давления смеси в стволе), перепускают его в реакционную камеру за время .с, определяемое проходным сечением управляемого клапана, перемешивают с изолированной в реакционной камере частью исходных компонент, noBioaaioT за счет дожатия поршнем при дросселировании давление и температуру всей смеси до уро1в1яя, необходимоГо аля начала реакции в ней, регистрируют Изменение параметров в течение решении, удерживая смесь в. реакционной камере.

Использование предлагаемсяч способа позволяет исключить такие недостатки, как возникновение детонации при адиабатическом сжатии концентрированных , протекание химических реакций в процессе сжатия газа в стволе, расширить класс исследуемых реакций за счет изучения реакций с Ш1зким температурным : порогом, существенно повысить температуру и давление смеси, при которых возможно исследование кинетики химических реакций, обеспечить проведение ис .следований за времена, существенно вышающие времена в Ударных тру- , бах.

СПОСОБ ИССЛЕДОВАНИЯ КИНЕТИКИ ХИМИЧЕСКИХ РЕАКЦИЙ ;путем бездетонациоиного адиабатического сжатия исследуемой газовой смеси, подачи ее в реакционную камеру и измерения давления смеси, отличающийся TeMt что, с целью изучения реакций с низким температурным порогом, и расширения диапазонов давления и темnepaiypH за счет исключения возможное- .ти протекани реакций в процессе сжатия, исследуемую газовую сМесь до сжатия разделяют на части, при этом в реакционную камеру подают одну «з них, а остальные сжимают до давления 1О-ЗООМПа после чего их подают в реакционную ка-. меру, в которой перемешивают с первой частью газсжой смеси и доводят давление полученной смеси в реакционной камере до§ 9 давления 1О-ЗОО МПа. (Л ьо со О) О1