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H.E.L Simular 應(yīng)用案例2 量熱及動力學(xué)研究
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測量化學(xué)反應(yīng)中的熱量產(chǎn)生及損失是研究化學(xué)反應(yīng)過程及反應(yīng)機理的重要方法，現(xiàn)已廣泛應(yīng)用于科研及化工領(lǐng)域的工藝優(yōu)化、催化劑篩選及化工風(fēng)險評估等方面。H.E.L反應(yīng)量熱儀是一種動態(tài)熱分析儀器，在化工生產(chǎn)過程中起著至關(guān)重要的作用，能在線監(jiān)測化學(xué)反應(yīng)過程中的參數(shù)變化，跟蹤反應(yīng)過程中的溫度、熱量、PH和熱傳遞等數(shù)據(jù)。
了解工藝過程—熱動力學(xué)
通過反應(yīng)量熱法提供數(shù)據(jù)，了解工藝在等溫或非等溫條件下的熱力學(xué)和動力學(xué)，以便安全地進行大規(guī)模生產(chǎn)。
--構(gòu)建基于濃度的反應(yīng)動力學(xué)模型；
--模擬均勻體系下的間歇，半間歇，連續(xù)反應(yīng)；
--獲得控制變量的影響，計算熱爆炸臨界條件；
--絕熱條件下最高反應(yīng)溫度MTSR
--內(nèi)置物質(zhì)性數(shù)據(jù)庫或者連接到MIXTURE 數(shù)據(jù)庫模塊
H.E.L的Simular系列設(shè)備可給客戶提供工藝開發(fā)及放大提供更全面的解決方案：
l 常壓、高壓、兼容常壓及高壓
l 材質(zhì)：玻璃、金屬釜（不銹鋼/哈式合金）
l 量熱方法：
等溫量熱：熱流法、功率補償法
非等溫量熱法：回流量熱、斜率升溫量熱
l 工藝控制：溫度、壓力、攪拌、pH、DO、濁度、FTIR、Raman等
案例：使用自動化反應(yīng)器系統(tǒng)在鈀催化苯乙炔氧化羰基化反應(yīng)中實現(xiàn)pH和Qr振蕩
Achieving pH and Qr oscillations in a palladium-catalysed phenylacetylene oxidative carbonylation reaction using an automated reactor system，K. Novakovic , C. Grosjean , S.K. Scott , A. Whiting, M.J. Willis, A.R. Wright，Chemical Physics Letters，Volume 435, Issues 1–3, 12 February 2007, Pages 142-147
該研究在均相催化體系(PdI2-KI-Air-NaOAc的甲醇溶液)中鈀催化的苯乙炔氧化羰基化反應(yīng)中實現(xiàn)了pH和熱輸出(Qr)的可重復(fù)振蕩。實驗在H.E.L Simular反應(yīng)量熱儀中進行，精確控制溫度和氣體流速。在一定的實驗條件下，觀察到第二組振蕩。Qr中的振蕩是放熱的，沒有相應(yīng)的吸熱。振蕩過程中釋放的總能量服從階梯函數(shù)，最大能量為600 J/振蕩。放熱隨pH值的下降而同步，隨pH值的增加而減少。
作者工作的最終目標(biāo)是開發(fā)一個用于反應(yīng)工程研究的系統(tǒng)預(yù)測動力學(xué)模型，包括控制產(chǎn)物選擇性。這首先需要確定一個可靠的反應(yīng)網(wǎng)絡(luò)(機制)。本工作中大部分實驗在200 min內(nèi)實現(xiàn)了苯乙炔40%左右的轉(zhuǎn)化率，主要產(chǎn)物如式(1)所示。
所有觀察到的產(chǎn)品及其分布的詳細情況將在其他地方介紹。為了闡明該網(wǎng)絡(luò)，將進行進一步的實驗研究，在整個反應(yīng)譜的振蕩和非振蕩區(qū)域進行化學(xué)成分譜和氣液傳質(zhì)速率的額外測量。結(jié)合組分和Qr剖面以及氣液傳質(zhì)速率，可以使動力學(xué)速率項回歸。