Реактор для исследования кинетики реакций

(51)4 В 0 .1 19 20 ОПИСАНИЕ ИЗОБРЕТЕНИЯ ГОСУДАРСТВЕННЫЙ КОМИТЕТ СССРПО ДЕЛАМ ИЗОБРЕТЕНИЙ И ОТНРЫТИЙ(71) Научно-исследовательский институт химии при Горьковском государственном университете им.Н.И,Лобачевского(54)РЕАКТОР ДЛЯ ИССЛЕДОВАНИЯ КИНЕТИКИ РЕАКЦИЙ(57) Изобретение относится к реакторам для использования кинетики и механизма химических реакций в потокеи позволяет повысить точность измерений, Корпус 1 реактора выполнен в пяЯОа, 1 333402 А 1 виде плоской спирали с неравномернымшагом, При этом форма спирали определяется расположением точек присоединения пробоотборных трубок, расстояние которых от начала реактора задает 3 п г ся формулой Х = Т (1 --- ),Зп и где 1. - длина корпуса реактора и - число пробоотборных трубок, к - 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 13334Изобретение относится к химическому машиностроению, н частности к приборам для исследования кинетики имеханизма химических реакций в потоке,ч11 ель изобретения - повышение точности измерений,.На фиг.1 изображен реактор, видв плане; на фиг.2 - разрез А-А нафиг. 1.10Реактор содержит корпус 1, выполненный в виде плоской спирали, медныйтермостат 2, заполненный теплоносителем 3. Реактор снабжен электрическим нагревателем 4, термопарой 5 и бло 1 г,ком 6 стабилизации температуры, Вводреагентов 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 с1 п к1= Ь( ---- ), (1)1 п игде 1. - длина корпуса реактораи - число пробоотборных трубок,г - номер пробоотборной трубки, 30начиная с конца реактора.Капилляры 10 отсекаются от коллектора 11, ведущего к прибору-анализатору фторопластоными кранами 12, Площадь сечения капиплярон н 100- 500 раз меньше площади сечения реактора.Термостат снабжен разъемной крышкой 13. Для измерения давления в реакторе служит манометр 14, 40Реактор работает следующим образом.Предварительно откачанный вакуумным насосом по линии 9 реактор погружают в термостат 2 так, чтобы рабочая 45 жидкость (силикононое 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 навливают и стабилизируют температуру реактора, требуемую для проведения эксперимента. По линиям 7 подают потоки реагентов. С помощью кранов, установленных на линиях подачи реагентов и выходе из реактора, поддерживают требуемое давление в реакторе и скорость движения газа. Использование стекла в качестве материала ре 02 Ч,В. Т Со К=- ---- п -(2) РБ 1; С;- температура реактора, К,внутреннее сечение реактора,смР - давление н реакторе, Па,расстояние точки отбора отначала реактора;С и С. - концентрации исходного реагента на входе в реактори при отборе из т.-го капилляра,Из значений К, полученных при различных температурах реактора, определяют Е по углу наклона зависимости 1 п К от 1/Т.Реактор испытан при исследованиивзаимодействия триэтоксисилана (ТЗС)с озоном.Корпус реактора изготовлен изстеклянной трубки длиной 2,5 м свнутренним диаметром 10 мм и внешним14 мм. На расстояниях от начала реактора 10, 22, 38, 57, 77, 106, 140и 182 см к корпусу припаивают капилляры длиной 100 мм и внутренним диаметром 0,5 мм, заканчивающиеся фторопластовыми кранами, Корпус 1 реактора выполнен н виде плоской спирали где Т Яактора позволяет работать при давле-, ниях киже 3 атм, для работь 1 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 нещества 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 продуктон реакции.Кинетические параметры реакции, такие как константу скорости реакции К и энергию активации Е определяют следующим образом. С помощью ротаметров измеряют скорость подачи газовЧ (мп/мин) н реактор, Зная площадь внутреннего сечения реактора и давление в кем (Р) для реакций, протекающих по первому порядку, константу скорости рассчитывают по формулени ью пов и и с я тем, чтоочности измерений оставля еднее знаснабжен положен реактами,боотборравныха), поз с ошиб тборными труб а прямой, про и конец реакт соединения пр сположены на ых тру- асстояпробонымицентр одящеи через ра, при этом боотборных т бок, расположНИЯХ (ПО ДЛИНбы получить з+0,3.точных олилой реакт чение ки пр бок р ляемо тоянии, опр ете ормула 1 п кРеа ики дования кин термостатир ля исс ора; трубок; трубкиактора), - длина корпуса реачисло пробоотборн номер пробоотборн (начиная с конца в ансодержащи с выполи али с Вход периферии реакции ный кор кой спи с ныи в виде в центре и а юо т одом з 13334 с расширяющимися 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 системе ввода масс-спектрометра ГЯ 120 1, В реактор подают потоки кислорода, содержащего 27. озона (240 мл/мин) и гелий, содержащий 10 моль/л триэтилсилана ТЗС (60 мл/мин) . Давление в реакторе 10000 Па. При температуре 15011 С (температура различных точек реактора отличалась не более .(0,5 С) открывают ближайший к началу реактора кран и в течение 30 с давление в баллоне напуска масс-спектрометраобъемом 200 мл доводят до 500 Па.Регистрируют масс-спектр и по интенсивностям линий с массовыми числами87, 32 и 40 определяют концентрациюТЭС, кислорода и аргона соответственно (аргон является примесью в кислороде и не участвует в реакции, егоконцентрацию определяют для контролявоспроизводимости методики пробоотбора) . Подставляя в формулу (2) экспериментально полученные значения Со,С., 1, получают для различных точек1отбора значения константы скоростиреакции,В таблице приведены значения констант скорости реакции триэтоксисилана с озоном. из следующего выражени1333402 оставитель Л,Лаз ехред Л,Сердюков нко Корректор И,Мус едактор М,Петрова аказ 3865 0 одпис но 4/5 ектная, 4 зводственно-полиграфическое предприятие, г. Ужгород,ВНИИПИ по дел 113035 Тираж сударственн изобретений осква, Жо комитета открытий Раушская на