超临界反应原理

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超临界反应是指使反应物处于超临界状态或者反应在超临界介质中进行的工艺过程。

超临界反应的基本原理是通过控制压力和温度,使反应物溶于超临界流体介质或处于超临界状态,反应物转换成低粘度流体或液态有机物,发生“紊流”,反应物的分子变得比普通状态更加活跃,分子间更容易发生交互作用,更容易吸收和释放能量,并与催化剂更充分混合,更容易形成新的产物。

在反应过程中则应用超临界流体的溶解性,将非均相反应转化为均相反应,提高传质速率,从而加快反应速度,提高反应效率,并在反应完成得到最终产品时还利用了超临界流体相态转换容易的特性,简化了最终产物和多余溶剂的分离工艺过程。

技术特点

在超临界状态下,压力对反应速度常数有强烈的影响,微小的压力变化可使反应速度常数发生几个数量级的变化;在超临界状态下进行化学反应,可使传统的多相反应变成均相反应,即将反应物甚至催化剂都溶解在超临界流体中,有利于消除反应物和催化剂之间的扩散限制,从而增大了反应速度;

利用超临界流体的溶解性能对温度和压力的敏感性这一特点,可以通过选择合适的温度和压力条件的方法将不溶于超临界的反应相的产物及时移去,也可通过逐步调节体系的温度和压力的方法,将产物和反应物依次从超临界流体中分别移去,从而简便地完成产物、反应物、催化剂和副产物之间的分离;

技术优点

采用超临界反应技术能有效降低反应温度,抑制或减轻热解反应中常见的积碳现象,提高反应速度和反应效率,最终产物分离简单,同时还可以显著改善产物的选择性和收率。能大幅提高催化剂的稳定性,或使失活的催化剂逐步恢复其催化活性。

超临界反应时间短,高效、低能耗,过程易于控制,且不会产生有害的副产品,因此对环境友好,产品的生产过程更加安全和可持续。

应用领域

近几年以超临界反应的研究发展迅速,目前常见的研究类型主要有选择性氧化、加氢、加氢醛化、烷基化、聚合、酯化、酯交换和酶促反应等,并在食品、化工、医药、农业等领域逐步被广泛应用。

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