專利名稱:一種電場極化在化學(xué)反應(yīng)中的應(yīng)用及其裝置的制作方法
技術(shù)領(lǐng)域:
本發(fā)明涉及電場極化在化學(xué)中應(yīng)用技術(shù)領(lǐng)域,具體地說是一種電場極化在化學(xué)反應(yīng)中的應(yīng)用及其裝置。
背景技術(shù):
化學(xué)反應(yīng)裝置是實現(xiàn)化學(xué)反應(yīng)的設(shè)備,按結(jié)構(gòu)型式的特征,可以分為釜式反應(yīng)器、管式反應(yīng)器、塔式反應(yīng)器、固定床反應(yīng)器和流化床反應(yīng)器等。
釜式反應(yīng)器主要用于進(jìn)行液相均相、液相非均相或氣液相反應(yīng)??砷g歇操作,也可連續(xù)操作。反應(yīng)器由殼體、攪拌器和換熱裝置等組成。攪拌器的作用在于使物料均勻混合,強化傳熱傳質(zhì)。換熱裝置保持反應(yīng)所要求的適宜溫度可為夾套式、蛇管或列管式,也可以是外熱循環(huán)式等。
管式反應(yīng)器應(yīng)用于氣相或液相連續(xù)反應(yīng)。由于管子通常能承受較高的壓力,用于加壓下的反應(yīng)尤為適應(yīng),例如油脂或脂肪酸加氫生產(chǎn)高碳醇,多采用管式反應(yīng)器。裂解反應(yīng)的管式爐也是管式反應(yīng)器。
塔式反應(yīng)器是指高徑比較大的反應(yīng)設(shè)備。廣泛應(yīng)用于氣-液反應(yīng)和液-液反應(yīng)。如苯烴化制乙苯的烴化塔等。
固定床反應(yīng)器是指流體通過靜態(tài)催化劑顆粒進(jìn)行反應(yīng)的反應(yīng)器。基本有機化工中常見的為氣-固相固定床反應(yīng)器,固體為催化劑,氣體為反應(yīng)物料。
流化床反應(yīng)器是固體在反應(yīng)器內(nèi)處理流化狀態(tài)稱流態(tài)化,其反應(yīng)器稱流化床反應(yīng)器。它主要用于氣-固相催化反應(yīng),如丙烯氨氧化制丙烯腈、萘或鄰二甲苯氧化制苯酐等。
微反應(yīng)器是一種單元反應(yīng)界面寬度為微米量級的小型化的化學(xué)反應(yīng)裝置。
電場是帶電體(靜電荷)周圍空間客觀存在的一種物質(zhì)。電場對置入其中的電荷有電場力的作用,它可以使大量的自由電荷定向移動而形成電流;還可以使導(dǎo)體上電荷重新分布。對于勻強電場,它可以使帶電粒子加速和偏轉(zhuǎn),示波管就是根據(jù)勻強電場的這一特性制成的。示波管是由電子柜和偏轉(zhuǎn)電極熒光屏組成。電子柜發(fā)射的電子進(jìn)行加速直線前進(jìn),偏轉(zhuǎn)電極(上、下和左、右兩組勻強電場)使加速的電子發(fā)生偏轉(zhuǎn)。
電工中一般認(rèn)為電阻率超過1014歐厘米的物質(zhì)便歸于電介質(zhì)。電介質(zhì)的帶電粒子是被原子、分子的內(nèi)力或分子間的力緊密束縛著,因此這些粒子的電荷為束縛電荷。在外電場作用下,這些電荷也只能在微觀范圍內(nèi)移動,產(chǎn)生極化。在靜電場中,電介質(zhì)內(nèi)部可以存在電場,這是電介質(zhì)與導(dǎo)體的基本區(qū)別。電介質(zhì)處于外加電場中時,會出現(xiàn)電偶極子。電偶極子是指相距很近但有一距離的兩個符號相反而量值相等的電荷。若外電場為零,常態(tài)下電荷分布是球?qū)ΨQ的,正負(fù)電荷的平均位置重合,不形成電偶極子。若有外電場時,電場將負(fù)電荷向下拉,將正電荷向上推,正電荷與負(fù)電荷的平均位置不再重合,將形成電偶極子。
電介質(zhì)中電偶極矩的矢量和不為零的現(xiàn)象稱為極化。電介質(zhì)可分為兩類一類是非極性電介質(zhì)(常態(tài)下介質(zhì)內(nèi)分子的正負(fù)電荷的平均位置重合),另一類是極性電介質(zhì)(常態(tài)下介質(zhì)內(nèi)分子的正負(fù)電荷的平均位置不重合),如本項目中的甲苯。在無外電場作用時,非極性電介質(zhì)分子的等效電偶極矩為零;極性電介質(zhì)分子由于排列雜亂無章,其等效電偶極矩的矢量和亦為零。在有外電場作用時,非極性電介質(zhì)分子的正負(fù)電荷平均位置相對位移,極性電介質(zhì)分子的電偶極矩發(fā)生轉(zhuǎn)向。這樣,都將出現(xiàn)極化現(xiàn)象。極化的程度,可用電極化強度P表示。P為每單位體積內(nèi)的電偶極矩,即 它是矢量,其單位在國際單位制中是庫侖/米2。根據(jù)實驗,許多電介質(zhì)的電極化強度P與電場強度E成正比,即 P=χε0E 式中ε0為真空介電常數(shù);χ為電極化率,對于各向同性電介質(zhì)為一標(biāo)量,對于各向異性電介質(zhì)為一張量。
某些電介質(zhì)中偶極分子間作用很強,無外電場時,在小體積內(nèi)分子互相平行排列,形成有宏觀偶極矩的電疇。這種無外電場時電疇內(nèi)部分子已出現(xiàn)極化的現(xiàn)象稱為自發(fā)極化。
在光頻范圍內(nèi)的電子、離子的位移極化稱為瞬時極化,極化完成時間非常短,在10-12~10-15秒范圍內(nèi),當(dāng)外電場在光頻范圍內(nèi)時,極化能跟的上外電場的變化,不會產(chǎn)生極化損耗。偶極子取向極化一般需要的時間約為10-2~10-10秒。
在外電場作用下,反應(yīng)介質(zhì)(媒介質(zhì))和反應(yīng)物分子將產(chǎn)生極化或增強極化,并使分子或離子趨于有序排列,將對化學(xué)反應(yīng)或化學(xué)過程產(chǎn)生明顯的作用和影響。
溶劑的極性影響化學(xué)反應(yīng),其根本原因是溶劑極性對過渡態(tài)的穩(wěn)定效果。
以親電取代反應(yīng)的苯硝化反應(yīng)為例。硝化反應(yīng)
混酸中的硝酸作為堿,從酸性更強的硫酸中接受一個質(zhì)子,形成質(zhì)子化的硝酸,后者分解成硝酰正離子,即濃硫酸的作用是增強試劑的親電能力。
反應(yīng)機理
溶劑的介電常數(shù)越大,極性越大,使中間體絡(luò)合物的電荷分散,絡(luò)合物穩(wěn)定性增強,有利于反應(yīng)進(jìn)行。溶液的極性主要通過改變過渡態(tài)中間體的電荷分散,來影響它們的穩(wěn)定性,從而達(dá)到影響親電反應(yīng)的目的。
反應(yīng)介質(zhì)的極性對反應(yīng)的選擇性有很大的影響,如在下述的硝化反應(yīng)中,反應(yīng)介質(zhì)分別為乙酸酐和硫酸,其鄰對位產(chǎn)物的比例發(fā)生了顯著的變化。
發(fā)明內(nèi)容
本發(fā)明的目的是提供一種電場極化在化學(xué)反應(yīng)中的應(yīng)用及其裝置,在電場下進(jìn)行化學(xué)反應(yīng),達(dá)到改變化學(xué)反應(yīng)的進(jìn)程,提高化學(xué)反應(yīng)的選擇性的效果。
實現(xiàn)本發(fā)明目的的技術(shù)方案 一種電場極化在化學(xué)反應(yīng)中的應(yīng)用,在化學(xué)反應(yīng)過程中對反應(yīng)物料進(jìn)行電場極化,而無電流通過反應(yīng)物料。
在化學(xué)反應(yīng)過程中對反應(yīng)物料施加外加直流穩(wěn)壓電場。外加電場可以是均勻強度和非均勻強度的電場,而且隨著電場強度的增加,產(chǎn)生的極化效果也增強,對反應(yīng)的影響也增大,一般應(yīng)大于50V/m。同時也應(yīng)考慮直流電源設(shè)備的投入,建議平均電場強度采用小于10000V/m。
在化學(xué)反應(yīng)過程中,反應(yīng)的原料分子結(jié)構(gòu)為極性結(jié)構(gòu)的反應(yīng)。極性結(jié)構(gòu)可由分子偶極矩(μ)表示,偶極矩的單位是D(德拜),當(dāng)μ>0D時,均為極性分子。偶極矩可以采用實驗的方法測量,也可以采用量子化學(xué)的方法進(jìn)行計算,如采用密度泛函B3LYP/6-31G*的方法,可以較準(zhǔn)確地計算。密度泛函B3LYP/6-31G*的方法計算的反應(yīng)原料分子偶極矩大于0.1D時,分子有較強的極性,受電場影響較顯著。目前計算得到的最大偶極矩是硝基甲烷為3.48D,氣相中分子的偶極矩為3.46D。金屬鹽氣相中分子的偶極矩最大的溴化鉀達(dá)到10.4D,極性有機化合物氣相中分子的偶極矩一般在0.1-5.3D。
化學(xué)反應(yīng)為親電反應(yīng)和親核反應(yīng)。親電反應(yīng)包括親電取代反應(yīng)和親電加成反應(yīng)。由親電試劑與有機分子相互作用而發(fā)生的取代反應(yīng),稱為親電取代反應(yīng)(SEAr);由親電試劑進(jìn)攻所引起的加成反應(yīng)稱為親電加成反應(yīng)(AdE)。親核反應(yīng)包括親核加成反應(yīng)和親核取代反應(yīng)。親核取代反應(yīng)包括單分子反應(yīng)歷程(SN1)、雙分子反應(yīng)歷程(SN2)和芳環(huán)上親核取代反應(yīng)歷程(SNAr)。
親電取代反應(yīng)典型歷程如下
親電加成反應(yīng)典型歷程如下
單分子親核取代反應(yīng)典型歷程如下 第一步
第二步
雙分子親核取代反應(yīng)典型歷程如下 Nu-+R X→[Nu……R……X]→Nu-R+X- 芳環(huán)上親核取代反應(yīng)典型歷程如下
一種電場極化在化學(xué)反應(yīng)中的應(yīng)用的裝置,包括常規(guī)反應(yīng)器,在常規(guī)反應(yīng)器的裝載物料反應(yīng)區(qū)域側(cè)面設(shè)有產(chǎn)生電場的電極,電極與裝載物料反應(yīng)區(qū)域有絕緣材料隔離層,電極連接穩(wěn)壓直流電源。
產(chǎn)生電場的電極設(shè)置在常規(guī)反應(yīng)器的內(nèi)側(cè)、外側(cè)或中間部位。電極形狀可以根據(jù)反應(yīng)器的種類,制作成與反應(yīng)器相匹配的形狀,如平板形、半弧形或棒狀等。反應(yīng)器的器壁可以作為產(chǎn)生電場的電極。對于釜式反應(yīng)器,桶壁或上下不均可作為電極;對于管式、塔式或固定床反應(yīng)器,反應(yīng)器的管壁可以作為電極;對微反應(yīng)器,隔板可以作為電極。反應(yīng)器的攪拌器可以作為產(chǎn)生電場的電極。
電極的尺寸是在反應(yīng)時間內(nèi)應(yīng)使至少50%的反應(yīng)物料置于正負(fù)電極產(chǎn)生的電場中。對于間歇式反應(yīng),電極的大小應(yīng)使至少50%的反應(yīng)物料體積置于正負(fù)電極相對所產(chǎn)生的電場中。對于連續(xù)式反應(yīng),電極的大小應(yīng)使發(fā)生最開始的至少50%的時間內(nèi),反應(yīng)物料應(yīng)置于正負(fù)電極相對所產(chǎn)生的電場中。
電極材料內(nèi)層為鋼、鐵、鉛、鈦、銅、鋁金屬,絕緣材料為熱固性/熱塑性塑料、高聚物薄膜、陶瓷、玻璃或漆、樹脂和膠類涂層。電極與裝載物料反應(yīng)區(qū)域間的絕緣材料隔離層應(yīng)確保在反應(yīng)過程中不被電流擊穿,電極的安裝應(yīng)保證設(shè)備操作安全。如果與反應(yīng)物料接觸,還要考慮耐物料腐蝕性。
通過本發(fā)明提供的一種電場極化在化學(xué)反應(yīng)中的應(yīng)用裝置,實施電場極化應(yīng)用于化學(xué)反應(yīng)中,在親電和親核化學(xué)反應(yīng)過程中對反應(yīng)物料進(jìn)行電場極化,反應(yīng)物料無電流通過,通過對反應(yīng)物料施以外加直流穩(wěn)壓電場,可以加快反應(yīng)進(jìn)程,提高反應(yīng)的選擇性。
本發(fā)明提供的一種電場極化在化學(xué)反應(yīng)中的應(yīng)用裝置,結(jié)構(gòu)簡單,易于制造,可為液、氣相化學(xué)反應(yīng)提供電場環(huán)境,可作為化學(xué)反應(yīng)的設(shè)備。可實施在電場下進(jìn)行化學(xué)反應(yīng),實現(xiàn)電場催化化學(xué)反應(yīng)。
本發(fā)明的目的,技術(shù)方案及效果將結(jié)合實施例進(jìn)行詳細(xì)說明。
附圖1是內(nèi)置電極的釜式電場反應(yīng)裝置結(jié)構(gòu)示意圖。
附圖中,各標(biāo)號所代表的部件名稱為 1-穩(wěn)壓直流電源設(shè)備;2-導(dǎo)線;3-電極;4-釜式反應(yīng)器罐體;5-攪拌漿;6-加熱和冷卻夾套;7-放料口;8-加料口。
附圖2是外置電極的管式電場反應(yīng)裝置結(jié)構(gòu)示意圖。
附圖中,各標(biāo)號所代表的部件名稱為 1-穩(wěn)壓直流電源設(shè)備;2-導(dǎo)線;3-電極;4-管式反應(yīng)器殼體。
附圖3是外置電極的微單元電場反應(yīng)裝置結(jié)構(gòu)示意圖。
附圖中,各標(biāo)號所代表的部件名稱為 1-穩(wěn)壓直流電源設(shè)備;2-導(dǎo)線;3-電極;4-微反應(yīng)器殼體;5-物料進(jìn)出管。
具體實施例方式 下面結(jié)合實施例對電場極化在化學(xué)反應(yīng)中的應(yīng)用及其裝置進(jìn)行詳細(xì)說明。
實施例1。
以硝化甲苯的親電取代反應(yīng)為例。
在外加電場作用下,一方面包括電場對反應(yīng)介質(zhì)的作用,即產(chǎn)生極化媒介質(zhì)或增強媒介質(zhì)極化,另一方面對于特定的反應(yīng),如反應(yīng)的原料、過渡態(tài)或絡(luò)合物結(jié)構(gòu)有極性結(jié)構(gòu)的反應(yīng),在電場極化媒介質(zhì)和電場作用下,分子中的電子分布將改變、將趨向于產(chǎn)生極性最強的分子、過渡態(tài)或絡(luò)合物定位結(jié)構(gòu),使反應(yīng)具有顯著的定位選擇性。
用于甲苯硝化反應(yīng),硝化產(chǎn)物P/O值(對位和鄰位產(chǎn)量的比值)約為0.6,反應(yīng)如下,根據(jù)計算的電荷顯示,甲基為鄰對為定位基團(tuán),而氯為間位定位基團(tuán)。
甲苯硝化反應(yīng)的絡(luò)合物的共振結(jié)構(gòu),鄰對位有穩(wěn)定的結(jié)構(gòu)。硝化甲苯得到鄰對位產(chǎn)物幾乎沒有區(qū)域選擇性。
對于硝化甲苯反應(yīng),工業(yè)上有提高對硝基甲苯得率的實際需求,同時該反應(yīng)又是典型的親電取代反應(yīng)。采用密度泛函B3LYL/6-31G*方法優(yōu)化的甲苯分子結(jié)構(gòu)顯示,其偶極矩顯示為極性分子,勢能面顯示苯環(huán)中心區(qū)域顯負(fù)電性,見下面分子結(jié)構(gòu)式。其氣相中分子的偶極矩為0.36D
偶極矩勢能面 采用相同方法優(yōu)化的鄰、對位硝基甲苯絡(luò)合物的結(jié)構(gòu)顯示,絡(luò)合物的極性顯著增強。因此,外加電場顯著影響硝化反應(yīng)的進(jìn)程和選擇性,得到更多的對位硝化產(chǎn)品。
X=6.51,Y=-0.00,Z=1.85;Tot=6.77DX=5.87,Y=0.38,Z=1.37;Tot=6.04D 對硝基甲苯鄰硝基甲苯 向100L反應(yīng)設(shè)備中,加入9kg純甲苯,機械攪拌,加裝溫度計和滴液漏斗。在容器中放入11kg硝酸,在冷卻下緩緩地加入16kg濃硫酸,配成硝化劑。將它轉(zhuǎn)移到液漏斗中。開動攪拌,將硝化劑滴加到甲苯中,加料速度以反應(yīng)溫度不超過60℃為宜,必要時用冷水冷卻。在硝化劑全部加完后,將反應(yīng)混合物置于60℃保溫30min。反應(yīng)液分去下面的酸層,上層有機相用水洗3次,分去水層。油層用干燥至澄清,再利用高壓液相色譜或氣相法分析產(chǎn)率,有電場作用下產(chǎn)物中對硝基甲苯的百分?jǐn)?shù)比無電場時提高5%以上,外加電場平均電場強度200至300V/m。
上述反應(yīng)在如附圖1所示電場反應(yīng)裝置中進(jìn)行,由不銹鋼材料制成的100L帶加熱和冷卻夾套(6)的普通釜式反應(yīng)器,反應(yīng)物料由上部加入(8),反應(yīng)結(jié)束后,物料由釜下部放出(7)。在其筒體內(nèi)面設(shè)置產(chǎn)生電場的電極(3),電極經(jīng)導(dǎo)線(2)連接穩(wěn)壓直流電源設(shè)備(1),電極的高度應(yīng)與物料液面等高或略高。電極采用厚度為3mm的鋼板,外涂環(huán)氧樹脂經(jīng)固化形成絕緣層,其中可加入玻璃纖維增加耐磨強度。電極形狀應(yīng)與反應(yīng)器壁配合緊密,可采用螺栓或粘結(jié)的方法固定于反應(yīng)器的內(nèi)壁上。電極板邊緣相距為10cm。
改變電源設(shè)備的電壓設(shè)置,可以調(diào)節(jié)反應(yīng)釜內(nèi)的電場強度。
實施例2。
與實施例1不同的是 有電場作用下產(chǎn)物中對硝基甲苯的百分?jǐn)?shù)比無電場時提高6%以上,外加電場平均電場強度700至900V/m。
電場反應(yīng)裝置電極采用電極厚度為1mm的不銹鋼板,外包聚四氟乙烯膜。釜式反應(yīng)器內(nèi)安裝了導(dǎo)流套筒。反應(yīng)物加入套筒內(nèi)部,經(jīng)攪拌由套筒下部流出到套筒外側(cè),反應(yīng)后的物料經(jīng)反應(yīng)釜上部的溢出管道流出。該反應(yīng)釜可作為連續(xù)反應(yīng)的設(shè)備。
實施例3。
與實施例1不同的是 有電場作用下產(chǎn)物中對硝基甲苯的百分?jǐn)?shù)比無電場時提高7%以上,外加電場平均電場強度1300至1500V/m。
實施例4。
以苯氯甲烷水解的親核取代反應(yīng)為例。
在外加電場作用下,分子中的電子分布將改變、將趨向于極性更強,因此原料分子結(jié)構(gòu)的極性將顯著增強,反應(yīng)有利于雙分子親核取代反應(yīng)向單分子親核取代反應(yīng)轉(zhuǎn)變,促進(jìn)反應(yīng)加速完成。
采用B3LYP/6-31G*方法計算苯氯甲烷的偶極矩及靜電勢見下面分子結(jié)構(gòu)式。采用CHelpG方法計算的電荷,將氫原子的電荷歸到重原子后,C電荷為+0.13,Cl為-0.21。
偶極矩靜電勢 苯氯甲烷具有較強的極性,方向是與C-Cl鍵基本吻合,在電場作用下,C-Cl鍵極性將增強。在反應(yīng)中氯離子將更容易離去,使反應(yīng)易于進(jìn)行。
在反應(yīng)釜中加入碳酸鉀水溶液(4kg碳酸鉀溶于40L水中)及1L50%溴化四乙基銨水溶液。反應(yīng)釜加裝回流冷凝裝置和恒壓加料漏斗,漏斗中裝4.8L苯氯甲烷。攪拌下加熱回流,并加入苯氯甲烷,加完后繼續(xù)加熱回流1小時。停止加熱后按照常規(guī)方法處理。有電場作用下產(chǎn)物得率比無電場時提高5%以上,外加電場平均電場強度500至700V/m。
上述反應(yīng)使用實施例1中的電場反應(yīng)裝置,與實施例1不同的是電極采用電極厚度為1.5mm的銅板,外包PVC塑料。電極的高度大于物料液面高度的1/2。
實施例5。
與實施例4不同的是外加電場平均電場強度800至1000V/m。有電場作用下產(chǎn)物得率比無電場時提高6%以上, 釜式反應(yīng)器的材質(zhì)為鈦合金,電極置于反應(yīng)釜外面。
實施例6。
與實施例4不同的是上述反應(yīng)使用如圖2所示的電場反應(yīng)裝置。
由不銹鋼材料制成的直徑為5cm的管式反應(yīng)器(4),在其筒體外面設(shè)置產(chǎn)生電場的電極(3),電極經(jīng)導(dǎo)線(2)連接穩(wěn)壓直流電源設(shè)備(1),電極是平板裝,寬為管道的直徑,長度應(yīng)大于管道反應(yīng)器總長的50%。電極采用厚度為3mm的鋼板,外涂絕緣漆形成絕緣層,可采用螺栓、粘結(jié)或捆綁的方法,使兩電極板平行固定于管式反應(yīng)器的外壁上。
改變電源設(shè)備的電壓設(shè)置,可以調(diào)節(jié)反應(yīng)釜內(nèi)的電場強度。
實施例7。
與實施例6不同的是電極采用厚度為1mm的銅板,外涂環(huán)氧樹脂經(jīng)固化形成絕緣層。電極板呈半弧形,兩塊電極板合起形成圓筒,可與桶壁緊密配合。
實施例8。
與實施例6不同的是電極采用厚度為1mm的鉛板,管道反應(yīng)器外壁涂環(huán)氧樹脂經(jīng)固化的絕緣層。電極板呈半弧形,兩塊電極板與桶壁緊密配合,極板邊距5cm,用聚四氟乙烯膜包裹固定,并實現(xiàn)絕緣。
實施例9。
與實施例6不同的是反應(yīng)使用如圖3所示的電場反應(yīng)裝置。由不銹鋼材料制成的微反應(yīng)器模塊(4),尺寸為長8cm,寬4cm,高2cm,在其殼體外側(cè)設(shè)置產(chǎn)生電場的電極(3),電極經(jīng)導(dǎo)線(2)連接穩(wěn)壓直流電源設(shè)備(1),電極是平板裝,尺寸為長8cm,寬4cm。電極采用厚度為2mm的鋁板,外涂絕緣漆形成絕緣層,可采用螺栓、粘結(jié)或捆綁的方法,使兩電極板平行固定于微反應(yīng)器的外壁上。
改變電源設(shè)備的電壓設(shè)置,可以調(diào)節(jié)反應(yīng)釜內(nèi)的電場強度。
權(quán)利要求
1.一種電場極化在化學(xué)反應(yīng)中的應(yīng)用,其特征在于在化學(xué)反應(yīng)過程中對反應(yīng)物料進(jìn)行電場極化,而無電流通過反應(yīng)物料。
2.根據(jù)權(quán)利要求1所述的電場極化在化學(xué)反應(yīng)中的應(yīng)用,其特征在于在化學(xué)反應(yīng)過程中對反應(yīng)物料施加外加直流穩(wěn)壓電場。
3.根據(jù)權(quán)利要求2所述的電場極化在化學(xué)反應(yīng)中的應(yīng)用,其特征在于外加電場平均電場強度大于50V/m。
4.根據(jù)權(quán)利要求1所述的電場極化在化學(xué)反應(yīng)中的應(yīng)用,其特征在于反應(yīng)的物料分子結(jié)構(gòu)為極性結(jié)構(gòu)的反應(yīng)。
5.根據(jù)權(quán)利要求4所述的電場極化在化學(xué)反應(yīng)中的應(yīng)用,其特征在于反應(yīng)的物料的分子偶極距大于0.1。
6.根據(jù)權(quán)利要求1所述的電場極化在化學(xué)反應(yīng)中的應(yīng)用,其特征在于所述的化學(xué)反應(yīng)為親電反應(yīng)和親核反應(yīng)。
7.一種電場極化在化學(xué)反應(yīng)中的應(yīng)用的裝置,包括常規(guī)反應(yīng)器,其特征在于在常規(guī)反應(yīng)器的裝載物料反應(yīng)區(qū)域側(cè)面設(shè)有產(chǎn)生電場的電極,電極與裝載物料反應(yīng)區(qū)域有絕緣材料隔離層,電極連接穩(wěn)壓直流電源。
8.根據(jù)權(quán)利要求7所述的電場極化在化學(xué)反應(yīng)中的應(yīng)用的裝置,其特征在于產(chǎn)生電場的電極設(shè)置在常規(guī)反應(yīng)器的內(nèi)側(cè)、外側(cè)或中間部位。
9.根據(jù)權(quán)利要求7所述的電場極化在化學(xué)反應(yīng)中的應(yīng)用的裝置,其特征在于電極的尺寸是在反應(yīng)時間內(nèi)應(yīng)使至少50%的反應(yīng)物料置于正負(fù)電極產(chǎn)生的電場中。
10.根據(jù)權(quán)利要求7所述的電場極化在化學(xué)反應(yīng)中的應(yīng)用的裝置,其特征在于電極材料內(nèi)層為鋼、鐵、鉛、鈦、銅、鋁金屬,絕緣材料為熱固性/熱塑性塑料、高聚物薄膜、陶瓷、玻璃或漆、樹脂和膠類涂層。
全文摘要
本發(fā)明提供一種電場極化在化學(xué)反應(yīng)中的應(yīng)用及其裝置,涉及電場極化在化學(xué)中應(yīng)用技術(shù)領(lǐng)域,電場極化在化學(xué)反應(yīng)中的應(yīng)用是在化學(xué)反應(yīng)過程中對反應(yīng)物料進(jìn)行電場極化,而無電流通過反應(yīng)物料。電場極化在化學(xué)反應(yīng)中的應(yīng)用的裝置,包括常規(guī)反應(yīng)器,在常規(guī)反應(yīng)器的裝載物料反應(yīng)區(qū)域側(cè)面設(shè)有產(chǎn)生電場的電極,電極與裝載物料反應(yīng)區(qū)域有絕緣材料隔離層,電極連接穩(wěn)壓直流電源。電場極化在化學(xué)反應(yīng)中的應(yīng)用可以加快反應(yīng)進(jìn)程,提高反應(yīng)的選擇性,其裝置結(jié)構(gòu)簡單、易于制造,可為液、氣相化學(xué)反應(yīng)提供電場環(huán)境,實施在電場下進(jìn)行化學(xué)反應(yīng),實現(xiàn)電場催化化學(xué)反應(yīng)。
文檔編號B01J19/12GK101607185SQ20081011510
公開日2009年12月23日 申請日期2008年6月18日 優(yōu)先權(quán)日2008年6月18日
發(fā)明者吳玉凱, 梁晶晶, 黃舒悅, 博 孟, 陳家哲, 婕 祝 申請人:北京理工大學(xué)