超臨(lín)界(jiè)反(fǎn)應原理
更新(xīn)時(shí)間(jiān):2020-05-13 | 點擊(jī)率:6070
超(chāo)臨(lín)界(jiè)化學反(fǎn)應是(shì)指反(fǎn)應(yīng)物處(chǔ)於超(chāo)臨界(jiè)狀態或者(zhě)反應(yīng)在(zài)超(chāo)臨(lín)界介(jiè)質中(zhōng)進行的(dí)工(gōng)藝(yì)過(guò)程。超(chāo)臨界(jiè)反應的介(jiè)質應選擇對(duì)裝置無(wú)腐蝕(shí)性,臨界溫度應接近(jìn)反應操作溫(wēn)度(dù),臨界壓力要低(dī),對反應物(wù)成份具(jù)有(yǒu)較(jiào)高(gāo)的(dí)選擇性和(hé)溶解度(dù)的介(jiè)質(zhì)。由於(yú)超(chāo)臨界(jiè)流(liú)體(tǐ)兼具有液,氣體的(dí)性質,所以(yǐ)通過壓力(lì)調(tiáo)節,可(kě)使(shǐ)介質的溶(róng)解度在(zài)較(jiào)大範圍內變(biàn)化。因此(cǐ)在(zài)化學(xué)反應(yīng)中多應用超臨界(jiè)流(liú)體(tǐ)的溶解(jiě)性(xìng)將(jiāng)非(fēi)均相(xiāng)反(fǎn)應(yīng)轉化(huà)為均相反(fǎn)應(yīng),提高傳質速率(shuài),從(cóng)而提高反(fǎn)應速率(shuài)並(bìng)簡(jiǎn)化產物(wù)分離(lí)。
超(chāo)臨界(jiè)反應技術的特(tè)點(diǎn):
1.在超臨(lín)界狀態下(xià),壓力(lì)對反(fǎn)應速度(dù)常數有強(qiáng)烈的影(yǐng)響,微(wēi)小的壓力(lì)變化可使反(fǎn)應(yīng)速(sù)度(dù)常(cháng)數(shù)發生幾(jī)個(gè)數量級的變化;
2.在超臨(lín)界狀(zhuàng)態下進行(háng)化(huà)學反(fǎn)應,可(kě)使傳統的(dí)多相反應變成(chéng)均相(xiāng)反應,即(jí)將反(fǎn)應物甚(shèn)催(cuī)化劑都溶解在超臨(lín)界流(liú)體中,有利(lì)於消除反應物和催化劑(jì)之間的擴散(sàn)限製,從(cóng)而(ér)增大(dà)了(liǎo)反應(yīng)速(sù)度;
3.在(zài)超(chāo)臨(lín)界狀態(tài)下(xià)進(jìn)行化學(xué)反(fǎn)應,可以(yǐ)一定程度(dù)降低反應(yīng)溫度,抑(yì)製或減輕熱解(jiě)反應(yīng)中(zhōng)常見的(dí)積(jī)碳現(xiàn)象,同(tóng)時(shí)還可(kě)以顯著(zhù)改善(shàn)產物的(dí)選擇(zé)性和收率。
4.利用(yòng)超(chāo)臨界流體的(dí)溶(róng)解性能對溫(wēn)度和壓(yā)力(lì)的(dí)敏感性這(zhè)一特點,可以(yǐ)通(tōng)過選擇合適(shì)的(dí)溫度(dù)和壓(yā)力條(tiáo)件(jiàn)的(dí)方(fāng)法將不溶於(yú)超(chāo)臨界的反應相(xiāng)的產物及(jí)時移去,也(yě)可通過逐步(bù)調節體係的(dí)溫(wēn)度和壓(yā)力(lì)的方法,將(jiāng)產(chǎn)物和(hé)反(fǎn)應物依次(cì)從(cóng)超臨界(jiè)流(liú)體中分別移去(qù),從而(ér)簡便(biàn)地(dì)完成產(chǎn)物(wù),反應物,催(cuī)化劑(jì)和(hé)副產物(wù)之間的分高(gāo);
5.超臨界(jiè)流體(tǐ)能溶(róng)解(jiě)某些導(dǎo)致(zhì)固(gù)體(tǐ)催(cuī)化(huà)劑(jì)失(shī)活的(dí)物質(zhì),從(cóng)而有(yǒu)可(kě)能使超(chāo)臨(lín)界(jiè)流體-固(gù)體催(cuī)化反應(yīng)長(cháng)時(shí)間保(bǎo)持催化劑(jì)的活性(xìng),同(tóng)時,通(tōng)過(guò)調節溫度(dù)和(hé)壓(yā)力,使(shǐ)反應(yīng)混(hùn)合(hé)物(wù)處(chǔ)於超(chāo)臨界狀(zhuàng)態,從而(ér)使失(shī)活(huó)的催化劑逐(zhú)步恢(huī)復(fù)其(qí)催化活性。
CO2具有(yǒu)化(huà)學惰性以及(jí)臨(lín)界狀態易(yì)於實(shí)現的(dí)特(tè)點,因而近(jìn)幾年(nián)以(yǐ)超臨界CO2為(wéi)反(fǎn)應介(jiè)質的研究(jiū)發展迅(xùn)速(sù)。目(mù)前(qián)常(cháng)見的研究類型(xíng)主要有(yǒu)選擇(zé)性(xìng)氧化,加氫,加氫醛(quán)化,烷(wán)基化,聚合,翻化(huà),翻交換和酶促(cù)反(fǎn)映(yìng)等(děng)。
由(yóu)於具(jù)有有效地降(jiàng)低反應溫度(dù),提高(gāo)反(fǎn)應(yīng)物的(dí)轉化率(shuài)和(hé)產物的(dí)選(xuǎn)擇性(xìng),提高反應(yīng)速(sù)度,並(bìng)能大(dà)幅(fú)度(dù)提高催化劑的穩定(dìng)性等多方麵優點(diǎn),近年(nián)來超(chāo)臨界CO2化學反(fǎn)應(yīng)中(zhōng)正(zhèng)逐步受到廣(guǎng)泛(fàn)地重(zhòng)視(shì),相關的應用研究(jiū)和(hé)產(chǎn)業化成(chéng)果(guǒ)轉化(huà)也(yě)在逐年(nián)快速(sù)增(zēng)加。