Реактор давления

Реактор высокого давления , иногда называемый трубкой высокого давления или герметичной трубкой, представляет собой сосуд для химической реакции, в котором можно проводить реакцию под давлением. Реактор под давлением — это особый вариант сосуда под давлением . Давление может быть вызвано самой реакцией или создано внешним источником, например водородом при каталитическом переносном гидрировании .

Преимущества

Реактор высокого давления может предложить несколько преимуществ по сравнению с обычной круглодонной колбой . -первых, он может проводить реакцию выше температуры кипения растворителя Во . Во-вторых, давление может уменьшить объем реакции, включая жидкую фазу, и, в свою очередь, увеличить концентрацию и частоту столкновений , а также ускорить реакцию.

Повышение температуры может ускорить желаемую реакцию, а также ускорить разложение реагентов исходных и материалов . Однако давление может ускорить желаемую реакцию и влияет на разложение только в том случае, если оно связано с выделением газа или реакцией с газом в сосуде. Когда желаемая реакция ускоряется, конкурирующие реакции сводятся к минимуму. Давление обычно обеспечивает более быстрые реакции с более чистыми профилями реакций.

Вышеупомянутые преимущества реактора под давлением были показаны в микроволновой химии . Например, если муфта Suzuki требует 8 часов при температуре 80°C, то при температуре 140°C в микроволновом синтезаторе это займет всего 8 минут. Микроволновой эффект — спорная тема. Более поздние эксперименты показали, что некоторые из этих ранних отчетов являются артефактами, а повышение скорости происходит исключительно из-за тепловых эффектов. ^{[ 1 ]}^{[ 2 ]}^{[ 3 ]}

Если реактор высокого давления спроектирован правильно, он может соответствовать 4 из 12 зеленой химии. принципам

1. Меньшее количество растворителя и более чистый профиль реакции приводят к меньшему количеству отходов.
5, требуется меньше растворителя
6. Короткое время реакции позволяет сэкономить до 92 процентов электроэнергии и 200 галлонов охлаждающей воды на одну реакцию с обратным холодильником. ^{[ нужна ссылка ]}
12, закрытый сосуд может предотвратить выброс токсичного газа и взрывы.

Типы реакторов под давлением

Стандартный стеклянный реактор высокого давления

Стеклянные реакторы под давлением обычно используются, когда оператору необходимо наблюдать, как протекает реакция. Хотя номинальное давление в этих системах ниже, чем у большинства металлических реакторов под давлением, они по-прежнему являются эффективной установкой для достижения ответственных пределов давления. Рейтинг стеклянных сосудов напрямую зависит от диаметра сосуда. Чем больше диаметр, тем ниже допустимое давление. Встроенные донные клапаны также могут влиять на номинальное давление. Донный клапан на стеклянном сосуде обычно соответствует более низкому допустимому рабочему давлению. Все эти переменные определяются процессом и параметрами каждой отдельной реакции. Стеклянные сосуды под давлением также можно использовать в инертных средах. Эти сосуды используются в реакциях, включая, помимо прочего, гидрирование, полимеризацию, синтез, каталитическую, нефтехимическую, кристаллизацию и т. д.

Одним из недостатков стандартного стеклянного реактора высокого давления является возможность взрыва из-за труднопрогнозируемого избыточного внутреннего давления и отсутствия механизма сброса давления. Однако при надлежащем обеспечении безопасности, предусмотренном производителем, оператор может безопасно выполнять большинство реакций.

Трубка Фишера-Портера

Трубка Фишера-Портера или сосуд Фишера-Портера представляет собой стеклянный реактор под давлением, используемый в химической лаборатории. Изготовлено компанией Andrews Glass Co. из Вайнленда, штат Нью-Джерси.

Металлический реактор давления

Металлические реакторы под давлением обычно используются для реакций под высоким давлением. У них гораздо более высокое номинальное давление, чем у стеклянных реакторов. Хотя у них более высокий рейтинг давления, у них все же есть свои явные недостатки. Одним из них является то, что металлические сосуды более подвержены коррозии. Материал конструкции (MOC) особенно важен на этапе проектирования металлического реактора под давлением. Правильный MOC может уменьшить или даже устранить коррозию, наблюдаемую в резервуаре, но, в зависимости от выбранного материала, может увеличить цену системы. Металлические сосуды также намного тяжелее, и при проведении технического обслуживания с ними следует обращаться осторожно.

Металлические реакторы высокого давления используются в реакциях, включая, помимо прочего, гидрирование, полимеризацию, синтез, каталитическую, нефтехимическую и так далее. Они также используются для проведения таких исследований, как разведка и добыча, биомасса, биополимер, цеолит и т. д.

Недостатками металлического реактора давления (бомбы) являются установка, обслуживание и коррозионная активность.

Микроволновой синтезатор

Недостатками микроволнового синтезатора являются ограничение растворителя.

См. также

Приготовление под давлением
Сосуд под давлением

Ссылки

[1] Каталог синтеза и очистки биотажа, 2008 г.

[2] Еще раз о нетепловых микроволновых эффектах, О важности мониторинга внутренней температуры и перемешивания в микроволновой химии М. А. Эрреро, Дж. М. Кремснер, CO Каппе J. Org. хим. 2008, 73, 36–47. Архивировано 20 октября 2008 г. в Wayback Machine.

[3] Микроволновая химия в реакционных флаконах из карбида кремния: разделение тепловых и нетепловых эффектов. Д. Обермайер, Б. Гутманн, командир Каппе Ангью. хим. Межд. Эд. 2009, 48, 8321-8342. Архивировано 20 октября 2008 г. в Wayback Machine.

[ 1 ]

[ 2 ]

[ 3 ]