超臨界反應原理
更新時(shí)間:2020-05-13 | 點(diǎn)擊率:3614
超臨界化學(xué)反應是指反應物處于超臨界狀態(tài)或者反應在超臨界介質(zhì)中進(jìn)行的工藝過(guò)程。超臨界反應的介質(zhì)應選擇對裝置無(wú)腐蝕性,臨界溫度應接近反應操作溫度,臨界壓力要低,對反應物成份具有較高的選擇性和溶解度的介質(zhì)。由于超臨界流體兼具有液、氣體的性質(zhì),所以通過(guò)壓力調節,可使介質(zhì)的溶解度在較大范圍內變化。因此在化學(xué)反應中多應用超臨界流體的溶解性將非均相反應轉化為均相反應,提高傳質(zhì)速率,從而提高反應速率并簡(jiǎn)化產(chǎn)物分離。
超臨界反應技術(shù)的特點(diǎn):
1.在超臨界狀態(tài)下,壓力對反應速度常數有強烈的影響,微小的壓力變化可使反應速度常數發(fā)生幾個(gè)數量級的變化;
2.在超臨界狀態(tài)下進(jìn)行化學(xué)反應,可使傳統的多相反應變成均相反應,即將反應物甚催化劑都溶解在超臨界流體中,有利于消除反應物和催化劑之間的擴散限制,從而增大了反應速度;
3.在超臨界狀態(tài)下進(jìn)行化學(xué)反應,可以一定程度降低反應溫度,抑制或減輕熱解反應中常見(jiàn)的積碳現象,同時(shí)還可以顯著(zhù)改善產(chǎn)物的選擇性和收率。
4.利用超臨界流體的溶解性能對溫度和壓力的敏感性這一特點(diǎn),可以通過(guò)選擇合適的溫度和壓力條件的方法將不溶于超臨界的反應相的產(chǎn)物及時(shí)移去,也可通過(guò)逐步調節體系的溫度和壓力的方法,將產(chǎn)物和反應物依次從超臨界流體中分別移去,從而簡(jiǎn)便地完成產(chǎn)物、反應物、催化劑和副產(chǎn)物之間的分高;
5.超臨界流體能溶解某些導致固體催化劑失活的物質(zhì),從而有可能使超臨界流體-固體催化反應長(cháng)時(shí)間保持催化劑的活性,同時(shí),通過(guò)調節溫度和壓力,使反應混合物處于超臨界狀態(tài),從而使失活的催化劑逐步恢復其催化活性。
CO2具有化學(xué)惰性以及臨界狀態(tài)易于實(shí)現的特點(diǎn),因而近幾年以超臨界CO2為反應介質(zhì)的研究發(fā)展迅速。目前常見(jiàn)的研究類(lèi)型主要有選擇性氧化、加氫、加氫醛化、烷基化、聚合、翻化、翻交換和酶促反映等。
由于具有有效地降低反應溫度,提高反應物的轉化率和產(chǎn)物的選擇性,提高反應速度,并能大幅度提高催化劑的穩定性等多方面優(yōu)點(diǎn),近年來(lái)超臨界CO2化學(xué)反應中正逐步受到廣泛地重視,相關(guān)的應用研究和產(chǎn)業(yè)化成果轉化也在逐年快速增加。