Tlakový reaktor - Pressure reactor

A tlakový reaktor, někdy označovaná jako tlaková trubice nebo uzavřená trubice, je chemická reakční nádoba, která může provádět reakci pod tlakem. Tlakový reaktor je speciální aplikací a tlaková nádoba. Tlak může být způsoben samotnou reakcí nebo vytvořen externím zdrojem, jako je vodík při katalytickém přenosu hydrogenace.

Výhody

Tlakový reaktor může oproti konvenčnímu nabídnout několik výhod baňka s kulatým dnem. Za prvé, může provádět reakci nad bod varu a solventní. Za druhé, tlak může snížit reakční objem, včetně kapalné fáze, a zase zvýšit koncentrace a frekvence kolizí a urychlit reakci.

Zvýšení teploty může urychlit požadovanou reakci, ale také urychlit rozklad z činidla a výchozí materiály. Tlak však může urychlit požadovanou reakci a ovlivní rozklad pouze tehdy, když zahrnuje uvolnění plynu nebo reakci s plynem v nádobě. Když je požadovaná reakce urychlena, konkurenční reakce jsou minimalizovány. Tlak obecně umožňuje rychlejší reakce s čistšími reakčními profily.

Výše uvedené výhody tlakového reaktoru byly uvedeny v mikrovlnná chemie. Např. Pokud a Spojka Suzuki trvá 8 hodin při 80 ° C, v mikrovlnném syntetizátoru to trvá jen 8 minut při 140 ° C. Mikrovlnný efekt je kontroverzní téma. Pozdější experimenty ukazují, že některé z těchto prvních zpráv jsou artefakty a zvýšení rychlosti je striktně způsobeno tepelnými efekty.^[1][2][3]

Pokud je tlakový reaktor správně zkonstruován, může splňovat 4 z 12 zelená chemie zásady

• 1, méně rozpouštědla a čistší reakční profil má za následek méně odpadu
• 5, je zapotřebí méně rozpouštědla
• 6, krátká reakční doba může ušetřit až 92 procent elektřiny a 200 galonů chladicí vody na refluxovanou reakci^{[Citace je zapotřebí ]}
• 12, uzavřená nádoba může zabránit uvolňování toxického plynu a výbuchům.

Typy tlakových reaktorů

Standardní skleněný tlakový reaktor

Standardní skleněný tlakový reaktor

Skleněné tlakové reaktory se obvykle používají, když operátor potřebuje sledovat, jak reakce probíhá. Ačkoli jsou jmenovité tlaky v těchto systémech nižší než u většiny kovových tlakových reaktorů, stále představují efektivní nastavení pro dosažení odpovědných tlakových limitů. Hodnocení na skleněných nádobách přímo souvisí s průměrem nádoby. Čím větší je průměr, tím nižší je přípustný tlak. Integrované spodní ventily mohou také ovlivnit jmenovité tlaky. Spodní ventil na skleněné nádobě se obvykle týká nižšího povoleného pracovního tlaku. To jsou všechny proměnné určené procesem a parametry každé jednotlivé reakce. Skleněné tlakové nádoby lze také použít v inertních aplikacích. Tyto nádoby se používají při zahrnutých reakcích, ale nejsou omezeny na hydrogenace, polymerace, syntézu, katalytické, petrochemické, krystalizace atd.

Jednou z nevýhod standardního skleněného tlakového reaktoru jsou potenciální výbuchy způsobené těžko předvídatelným nadměrným vnitřním tlakem a nedostatkem odlehčovacího mechanismu. Při správné implementaci bezpečnosti poskytované výrobcem však může provozovatel provádět většinu reakcí bezpečným způsobem.

Fisher-Porterova trubice

A Fisher-Porterova trubice nebo Fisher-Porterova nádoba je skleněný tlakový reaktor používaný v chemické laboratoři. Vyrobeno Andrews Glass Co. z Vineland NJ

Vysokotlaký reaktor

Kovový tlakový reaktor

Kovové tlakové reaktory se obvykle používají pro vysokotlaké reakce. Mají mnohem vyšší tlak než skleněné reaktory. I když mají vyšší hodnocení tlaku, stále mají své vlastní výrazné nedostatky. Jedním z nich by bylo, že kovové nádoby jsou náchylnější ke korozi. Konstrukční materiál (MOC) je zvláště důležitý během fáze návrhu tlakového reaktoru na kov. Správný MOC může snížit nebo dokonce eliminovat korozi pozorovanou v nádobě, ale v závislosti na zvoleném materiálu by mohl zvýšit cenu systému. Kovové nádoby jsou také mnohem těžší a mělo by se s nimi při údržbě zacházet opatrně.

Kovové vysokotlaké reaktory se používají při zahrnutých reakcích, ale nejsou omezeny na hydrogenaci, polymeraci, syntézu, katalytické, petrochemické atd. Používají se také k provádění výzkumu, jako je upstream, biomasa, biopolymer, zeolit ​​atd.

Nevýhodami kovového tlakového reaktoru (bomby) jsou instalace, údržba a korozivita.

Mikrovlnný syntetizátor

Nevýhody a mikrovlnný syntetizátor jsou omezení rozpouštědla

Viz také

Tlakové vaření
Tlaková nádoba

Reference