Реактор для исследования кинетики реакций

Реактор для исследования кинетики реакций

Иллюстрации

Показать все

Реферат

 

Изобретение относится к реакторам для использования кинетики и механизма химических реакций в потоке и позволяет повысить точность измерений . Корпус 1 реактора выполнен в виде плоской спирали с неравномерным шагом. При этом форма спирали определяется расположением точек присоединения пробоотборных трубок, расстояние которых от начала реактора задает- , -о , /, 2nz. ся формулой К L (1 - -:;), i In п где L - длина корпуса реактора; п - число пробоотборных трубок, Z - номер пробоотборной трубки, начиная с конца реактора. Реактор содержит корпус 1, выполненный в виде плоской спирали, . погруженной Б медный термостат 2, заполненный теплоносителем 3 и снабженный электрическим нагревателем, термопарой и блоком стабилизации тем- . пературы. Ввод реагентов осуществляют по каналам 7 через смеситель. Вывод продуктов реакции осуществляют по линии 9. 2 ил., 1 табл. (Л

СОЮЗ СОВЕТСНИХ

СОЦИАЛИСТИЧЕСНИХ

РЕСПУБЛИН (51)4 В 0 1 19 20

ОПИСАНИЕ ИЗОБРЕТЕНИЯ

А

1ß

Фис. т

ГОСУДАРСТБЕННЫЙ КОМИТЕТ СССР

ПО ДЕЛАМ ИЗОБРЕТЕНИЙ И ОТНРЫТИЙ (21) 4061916/31-26 (22) 24,04.86 (46) 30,08.87. Бюл. N - 32 (71) Научно-исследовательский институт химии при Горьковском государственном университете им.H.È,Ëîáà÷åâñкого (72) В.И.Фаерман, Н.Н.Селиверстов, Ю.А.Александров и И.Л.Агафонов (53) 66.023(088,8) (56) Плановский А.Н.,Николаев П.И.

Процессы и аппараты химической и нефтехимической технологии. М,: Химия, 1972, с. 234-235. (54)РЕАКТОР ДЛЯ ИССЛЕДОВАНИЯ КИНЕТИКИ РЕАКЦИЙ (57) Изобретение относится к реакторам для использования кинетики и механизма химических реакций в потоке и позволяет повысить точность измерений. Корпус 1 реактора выполнен в

ЛО 1333402 А1 виде плоской спирали с неравномерным шагом. При этом форма спирали определяется расположением точек присоединения пробоотборных трубок, расстояние которых от начала реактора задаетIn z ся формулой Х = L (1 — — — --), и In n где L — длина корпуса реактора; ив число пробоотборных трубок, 2 — номер пробоотборной трубки, начиная с конца реактора. Реактор содержит корпус 1, выполненный в виде плоской спирали, погруженной в медный термостат 2, заполненный теплоносителем 3 и снабженный электрическим нагревателем, термопарой и блоком стабилизации температуры. Ввод реагентов осуществляют по каналам 7 через смеситель. Вывод продуктов реакции осуществляют по линии 9. 2 ил,, 1 табл. 1 13334

Изобретение относится к химическому машиностроению, в частности к приборам для исследования кинетики и механизма химических реакций в потоке.

))

Цель изобретения — повышение точности измерений. .На фиг.1 изображен реактор, вид в плане; на фиг.2 — разрез А-А на фиг. 1.

Реактор содержит корпус 1, выполненный в виде плоской спирали, медный термостат 2, заполненный теплоносителем 3. Реактор снабжен электрическим нагревателем 4, термопарой 5 и бло16 ком 6 стабилизации температуры. Ввод реагентов в реактор осуществляют по каналам (линиям) 7 через смеситель 8, а вывод продуктов реакции осуществляют по линии 9. В качестве пробоотборных трубок служат капилляры 10, припаянные к корпусу реактора в точках, расположенных ка одной прямой, расстояние которых от начала реактора задается формулой 2)

3n z

1 = Т.(! — — — — ), (1)

fn n где L — длина корпуса реактора число пробоотборных трубок, z — номер пробоотборной трубки, 30 начиная с конца реактора.

Капилляры 10 отсекаются от коллектора 11, ведущего к прибору-анализатору фторопластовыми кранами 12.

Площадь сечения капилляров в 100500 раз меньше площади сечения реактора.

Термостат снабжен разъемной крышкой 13. Для измерения давления в реакторе служит манометр 14 ° 40

Реактор работает следующим образом.

Предварительно откачанный вакуумным насосом по линии 9 реактор погружают в термостат 2 так, чтобы рабочая 45 жидкость (силиконовое масло или сплав

Вуда) доходила до середины капилляров 10. Термостат 2 закрывают крышкой 13. С помощью нагревателя 4, термопары 5 и управляющего блока 6 уста- 50 навливают и стабилизируют температуру реактора, требуемую для проведения эксперимента. По линиям 7 подают потоки реагентов. С помощью кранов, установленных на линиях подачи ðåàгентов и выходе из реактора, поддерживают требуемое давление в реакторе и скорость движения газа. Использование стекла в качестве материала ре02

VoR Т Со

К = - — — — — fn — ) (2) S. Il С; — температура реактора, К, внутреннее сечение реактора, CM 2

P — давление и реакторе, Па, расстояние точки отбора от начала реактора;

С и С.— концентрации исходного реагента на входе в реактор и при отборе из i-ro капилляра.

Из значений К, полученных при различных температурах реактора, определяют Е по углу наклона зависимости in К от i/Т.

Реактор испытан при исследовании взаимодействия триэтоксисилана (ТЗС) с озоном.

Корпус реактора изготовлен из стеклянной трубки длиной 2,5 м с внутренним диаметром 10 мм и внешним

14 мм. На расстояниях от начала реактора 10, 22, 38, 57, 77, 106, 140 и 182 см к корпусу припаивают капилляры длиной 100 мм и внутренним диаметром 0,5 мм, заканчивающиеся фторопластовыми кранами. Корпус 1 реактора выполнен в виде плоской спирали где Т

S актора позволяет работать при давле-, ниях киже 3 атм, для работы при более высоких давлениях реактор должен быть изготовлен из металла. После устаконлекия потоков реагентов и температуры реактора производят отбор пробы газа, открывая один из кранов 12. При этом небольшая часть потока вещества из выбранной зоны реактора попадает в предварительно откачанный коллектор !1. Отобранное из коллектора 11 вещество направляют в прибор-анализатор, например масс-спектрометр, с помощью которого определяют концентрацию в отобранной смеси исходных, конечных и промежуточных продуктов реакции.

Кинетические параметры реакции, такие как константу скорости реакции К и энергию активации Е определяют сле1 дующим образом. С помощью ротаметров измеряют скорость подачи газов

Ч (мп/мин) н реактор. Зная площадь внутреннего сечения реактора и давление в кем (P) для реакций, протекающих по первому порядку, константу скорости рассчитывают по формуле з 13334 с расширяющ»»мися витками, точки отбора расположены на одной прямой, проходящей через центр спирали и конец реактора. Реактор помещают в медный термостат диаметром 30 см, заполненный силиконовым маслом.

Выходы фторопластовых кранов спаяны со стеклянной трубкой — коллектором— диаметром 15 мм, присоединенной к сис-0 теме ввода масс-спектрометра ГЯ 120 1.

В реактор подают потоки кислорода, содержащего 27. озона (240 мл/мин) и

-3 гелий, содержащий 10 моль/л триэтилсилана ТЭС (60 мл/мин) . Давление в реакторе 10000 Па. При температуре

150>1 С (температура различных точек реактора отличалась не более .(0,5 С) открывают ближайший к началу реакто ра кран и в течение 30 с давление

182

1,85

К ° 10, с

1,85 1,80 2,06 1,90 2,08 1, 76 шийся тем, что, с целью повышения точности измерений, реактор снабжен пробоотборными трубками, расположен30 ными на прямой, проходящей через центр и конец реактора, при этом точки присоединения пробоотборных трубок расположены на расстоянии, определяемом из следующего выражения:

1п к (9 — — — — — ), 7п и где L

Среднее значение К составляет (1,90 + 0,18) 10 с.

Применение семи пробоотборвых трубок, расположенных на равных расстояниях (по длине реактора), позволило бы получить значение К с ошибкой

+0,3.

Формула изобретения

Реактор для исследования кинетики реакций, содержащий термостатированный корпус, выполненный в виде плоской спирали с входом в центре и выходом на периферии, о т л и ч а юв баллоне напуска масс-спектрометра объемом 200 мл доводят до 500 Па.

Регистрируют масс-спектр и по интенсивностям линий с массовыми числами

87, 32 и 40 определяют концентрацию

ТЭС, кислорода и аргона соответственно (аргон является примесью в кислороде и не участвует в реакции, его концентрацию определяют для контроля воспроизводимости методики пробоотбора) . Подставляя в формулу (2) экспериментально полученные значения Сц, С., 1», получают для различных точек

1 отбора значения константы скорости реакции, В таблице приведены значения констант скорости реакции триэтоксисилана с озоном. длина корпуса реактора; число пробоотборных трубок; номер пробоотборной трубки (начиная с конца реактора).

133340Z

Составитель I,Ëàçàðåíêî

Техред Л.Сердюкова Корректор И,Муска

Редактор M.Ïåòðoâà

Заказ 3865/8 Тираж 510 Подписное

ВНИИПИ Государственного комитета СССР по делам изобретений и открытий

113035, Москва, iK-35, Раушская наб., д. 4/5

Производственно-полиграфическое предприятие, г. Ужгород, ул."Проектная, 4