Реактор для исследования кинетики реакций
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
![Реактор для исследования кинетики реакций](https://img.poleznayamodel.ru/img_pat/649/6496486-s.jpg)
![Реактор для исследования кинетики реакций](https://img.poleznayamodel.ru/img_pat/649/6496487-s.jpg)
![Реактор для исследования кинетики реакций](https://img.poleznayamodel.ru/img_pat/649/6496488-s.jpg)
![Реактор для исследования кинетики реакций](https://img.poleznayamodel.ru/img_pat/649/6496489-s.jpg)