Способ проведения химических реакций в трубчатом реакторе Советский патент 1975 года по МПК G01N31/00 

Изобретение относится к способам проведения химических реакций в условиях хроматографического режима и может быть использовано в химической и нефтехимической промышленностях.

Известны способы проведения реакций в условиях импульсного ироявительного xpqMaroграфического режима в изотермических условиях, которых характеризуются разделением образующихся продуктов и исходных веществ в зоне реакции. Хроматографический режим позволяет иногда обходить термодинамические затруднения и существенно менять селективность процесса. При проведении обратимых реакций типа в изотермических условиях для смещения равновесия слева направо асорбционные коэффициенты Генри Гв и Гс продуктов В и С должны быть различными, чтобы обеспечить их разделение. В случае близости значений ГЬ и Гс реакция может протекать в обоих направлениях и смещения равновесия в желаемом направлении не будет. Часто бывают также случаи, когда при проведении реакции типа , где В - желаемый конечный продукт, одновременно при температуре реакции протекает также превращение В-С и т. д., что значительно понижает выход целевого продукта В. Предлагаемый способ позволяет устранить указанные недостатки.

С целью повышения выхода основного продукта, понижения температуры реакции и проведения обратимых реакций до конца, осуществляют изменение градиентного температурного поля по заданной программе с одновременной непрерывной откачкой продукта на выходе из реактора. Для изменения температуры в реакционной зоне меняют градиент температурного поля, скорость разогрева и

скорость откачки продукта. Чтобы ускорить реакцию, в реактор загружают смесь твердого или жидкого катализатора с адсорбентом. Для того, чтобы улучщить эффективность разделения, в качестве сорбентов используют как

твердые адсорбенты, так и малолетучие жидкости, нанесенные на инертный твердый носитель. С целью непрерывного выделения продуктов в чистом виде устанавливают серию реакторов с попеременным циклом работы.

Сущность способа заключается в следующем.

Исходное реагирующее вещество вводят в предварительно эвакуированный реактор, заполненный сорбентом. После ввода исходного

вещества осуществляют программный разогрев градиентного температурного поля реактора. Температура поля падает от входа реактора к его выходу. -а - температурный градиент поля, где Т - температура, х - длина слоя реактора; UT скорость подъема температуры, где t - время. Легко показать, что скорость Wx движения точки по длине слоя реактора с данной температурой будет Таким образом, меняя UT И (или) ОС МОЖНО задавать любую скорость Wx- Если ввести в реактор вещество А и начать откачку с постоянной линейной скоростью F при заданной величине Wx, то полоса А будет перемещаться со скоростью UA определяемой коэффициентом Генри Га этого вещества при температуре, в которой находится полоса - Г1Вначале . Постепенно полосу Л догонит некоторая область температуры Гхар А, ripij которой - . .: .,. Щосле этюго скорость движения полосы Л стаnie,T посжоя-нной. Аналогично соотнощению, имеющему место в хромотермографии, для Гхар А, будет справедливо следующее соотнощение: т - RTln где QA - теплота адсорбции вещества Л. Таким образом, меняя параметры температурного ноля (а или VT) и (или) скорость откачки F можно менять Гхар А, чтобы полоса Л вощла в температурную область Греакц А, при которой начинает протекать реакция, например + с. Если или Гс, тогда образовавшиеся В и С уйдут в зоны, соответствующие их Гхар В и Гхар, С и реакция будет протекать слева направо до конца. В отличие от проведения реакции в изотермических условиях возможно осуществление хроматографического режима и в том случае, когда Гв Гс, поскольку обратная реакция будет замедленна из-за более низкой температуры в зоне Гхар, В, С. Возможны и другие иснользования предлагаемого способа. Например, в случае реакции: А + C + . Вследствие разделения Б и С реакция будет идти до образования С, а вторая стадия протекать не будет. Таким образом, можно резко изменить направление (селективность реакции). Предмет изобретения 1. Способ проведения химических реакций в трубчатом реакторе, заполненном сорбентом в условиях непрерывного разделения под вакуумом в программируемом градиентном температурно.м поле, отличающийся тем, что, с целью повыщения выхода основного продукта, понижения температуры реакции и проведения обратимых реакций до конца, осуществляют изменение градиентного температурного поля по заданной программе с одновременной непрерывной откачкой продукта на выходе из реактора. 2.Способ по п. 1, отличающийся тем, что, с целью изменения температуры в реакционной зоне, меняют градиент температурного поля, скорость разогрева и скорость откачки продукта. 3.Способ попп. 1и 2, отличающийся тем, что, с целью ускорения реакции, в реактор загружают смесь твердого или жидкого катализатора с адсорбентом. 4.Способ по пп. 1-3, отличающийся тем, что, с целью улучшения эффективности разделения, в качестве сорбентов используют как твердые адсорбенты, так и малолетучие жидкости, нанесенные на инертный твердый носитель. 5.Способ по пп. 1 -4, отличающийся тем, что, с целью непрерывного выделения нродуктов в чистом виде, устанавливают серию реакторов с попеременным циклом работы.