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超臨界反應原理

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超臨界反應是指使反應物處于超臨界狀態或者反應在超臨界介質中進行的工藝過程。

超臨界反應的基本原理是通過控制壓力和溫度,使反應物溶于超臨界流體介質或處于超臨界狀態,反應物轉換成低粘度流體或液態有機物,發生“紊流”,反應物的分子變得比普通狀態更加活躍,分子間更容易發生交互作用,更容易吸收和釋放能量,并與催化劑更充分混合,更容易形成新的產物。

在反應過程中則應用超臨界流體的溶解性,將非均相反應轉化為均相反應,提高傳質速率,從而加快反應速度,提高反應效率,并在反應完成得到最終產品時還利用了超臨界流體相態轉換容易的特性,簡化了最終產物和多余溶劑的分離工藝過程。

技術特點

在超臨界狀態下,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生幾個數量級的變化;在超臨界狀態下進行化學反應,可使傳統的多相反應變成均相反應,即將反應物甚至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;

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,可以通過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物及時移去,也可通過逐步調節體系的溫度和壓力的方法,將產物和反應物依次從超臨界流體中分別移去,從而簡便地完成產物、反應物、催化劑和副產物之間的分離;

技術優點

采用超臨界反應技術能有效降低反應溫度,抑制或減輕熱解反應中常見的積碳現象,提高反應速度和反應效率,最終產物分離簡單,同時還可以顯著改善產物的選擇性和收率。能大幅提高催化劑的穩定性,或使失活的催化劑逐步恢復其催化活性。

超臨界反應時間短,高效、低能耗,過程易于控制,且不會產生有害的副產品,因此對環境友好,產品的生產過程更加安全和可持續。

應用領域

近幾年以超臨界反應的研究發展迅速,目前常見的研究類型主要有選擇性氧化、加氫、加氫醛化、烷基化、聚合、酯化、酯交換和酶促反應等,并在食品、化工、醫藥、農業等領域逐步被廣泛應用。

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