[发明专利]一种适用于气液界面反应的实验装置及其使用方法

说明书

一种适用于气液界面反应的实验装置及其使用方法，它涉及一种气液界面反应的实验装置及其使用方法，本发明要解决泡沫反应的温度难以控制，导致泡沫体系难以实现均匀的分散，分离表面活性剂的工艺复杂的问题。本发明通过增压泵和减压阀控制离心容器中的鼓泡速率，通过离心转速的调节控制容器中泡沫破坏的速率，使泡沫的生成和破裂达到平衡，通过动态的双向流动加速反应物和产物在泡沫体系中的扩散；该装置分别对气相和液相进行加热，以此控制泡沫反应的温度可控。应用该反应装置可以克服泡沫反应即有的工艺缺点，能够完好的实现以泡沫作为反应处所的气液界面反应。本发明用于气液界面反应领域。

技术领域

本发明涉及一种适用于气液界面反应的实验装置及其使用方法。

背景技术

泡沫是彼此被液膜隔开的气泡的聚集物，是气体分散在液体中的一种分散体系。以泡沫作为气液界面反应的反应环境，能够有效的利用液相，可以形成比表面积极高的气液界面作为反应场所，因此泡沫反应是一种具有独特潜力的新型反应技术。然而，迄今为止无论在国内还是在国际上，都缺乏切实可行的泡沫反应技术和相应的设备。究其原因，以泡沫作为反应环境存在着诸多的工艺问题难以解决。首先泡沫反应的温度难以控制，泡沫中的气体被液膜分隔，无法有效的形成对流，而气体本身热传导的能力很差，因此很难通过直接加热或冷却的方法控制泡沫体系的温度。其次，泡沫形成后气体被液膜分隔，而液膜中液相的流动也被气相所阻隔，换言之在气泡体系中无论是反应物还是生成物，其扩散都受到了严重的限制，导致泡沫体系难以实现均匀的分散。不但如此，鉴于泡沫自身的特点，通用的方法如搅拌，超声分散，作用于泡沫体系亦效果不佳。最后，为了生成稳定的泡沫，在泡沫体系中必不可少要使用表面活性剂，表面活性剂对反应的干扰，表面活性剂的分离都会带来复杂的工艺问题。正是因为存在着上述问题，泡沫反应才难以实现并应用于工业生产。

发明内容

本发明提供了独特的泡沫反应装置，为了解决泡沫反应存在的诸多问题，能够实现稳定的气液界面反应，可供实验室及小规模生产使用。而提供了一种适用于气液界面反应的实验装置及其使用方法。

本发明的一种适用于气液界面反应的实验装置，它包括即时取样装置、储气瓶、节流阀、增压机、密封反应釜、缓冲气室、主动电机、减压阀、转动主轴、密封装置、离心容器、多孔塞板、计量泵、注射泵和储液装置；

所述的储气瓶出气口与节流阀的进气口连通，节流阀的出气口分别与增压机的进气口和缓冲气室的进气口连通，增压机的出气口与密封反应釜的进气口连通；

转动主轴为中空结构；转动主轴上端置于缓冲气室内，转动主轴上端设置有减压阀；转动主轴下部设置有多个离心容器；每个离心容器下端均设置有多孔塞板，离心容器上端的进液口与转动主轴的出液口连通；在转动主轴中间部位，沿转动主轴的周向设置有计量泵，计量泵的出液口与转动主轴的进液口连通，计量泵的进液口与密封反应釜连通；且离心容器、多孔塞板和计量泵均设置于密封反应釜内；

转动主轴与缓冲气室和密封反应釜的连接处通过密封装置进行密封；

主动电机置于密封反应釜顶部右侧；主动电机通过传动齿轮与转动主轴齿接；

即时取样装置的取样口与密封反应釜底部左侧的出样口连通，注射泵的进液口与密封反应釜底部右侧的出液口连通，注射泵的出液口与储液装置的进液口连通。

本发明的一种适用于气液界面反应的实验装置的使用方法，它是按照以下步骤进行的：

步骤一，检查适用于气液界面反应的实验装置的气密性，使用惰性气体排出装置中的空气；检查转动主轴两侧是否达到重量平衡，检查转动主轴旋转时的气密性；

步骤二，在储液装置中加入溶剂和表面活性剂，加热到反应温度，得液相；开通节流阀，使储气瓶中的载气通过气道进入密封反应釜；控制加热隔板的输出功率，使密封反应釜中的气体达到预设的温度；控制增压机的输出压力，调节减压阀的输出压力，使载气达到稳态的循环；