[发明专利]一种气体置换、通入的合成反应装置

说明书

本发明涉及化学反应装置技术领域，公开一种气体消耗量小且反应速度较快的气体置换、通入合成反应装置，包括通过管线密闭连接的反应容器、控压储气罐、气流控制器、至少一个抽/排气泵和至少一个气体浓度传感器，以及可编程逻辑控制器。气体浓度传感器用于检测反应容器及控压储气罐内气体的氧气浓度值或水汽浓度值；可编程逻辑控制器分别与气流控制器及气体浓度传感器通讯接口连接；气体浓度传感器将获取的氧气浓度值或水汽浓度值反馈至可编程逻辑控制器，与可编程逻辑控制器的预设值比较；若氧气浓度值或水汽浓度值小于/等于预设值，则可编程逻辑控制器自动切换气体置换或气体通入的工作模式。

技术领域

本发明涉及化学反应装置技术领域，更具体地说，涉及一种气体置换、通入的合成反应装置。

背景技术

在有机合成反应中，严格的无水无氧条件是一个必要条件。目前，常用的方法有两种：一是手套箱，通过营造一个密闭的惰性气氛，将反应的全过程，或是反应的称量和投料置于其中；二是史莱克(Schlenk)技术，通过双排管的抽换气控制将反应体系中的空气用惰性气体置换。

但这两种方法中，前者受到手套箱体积的限制，不适用于较大规模的合成反应；后者依赖于双排管的多次手动调控，除需要配备专门的给气系统外，还要配备具有干燥、除酸、吸收有机气体的机械泵或隔膜泵，搭建、维护、操作整套装置较为繁琐；另一方面，某些合成反应需要通入常压或略高于常压的气体反应物(例如一氧化碳、二氧化碳、氧气或氢气)，目前往往采用小气流鼓泡通过或气囊接入的方式给气。

但是，鼓泡方式消耗量大，并且在使用一氧化碳或二氧化碳时会造成一定的污染和危险性；在使用氧气或氢气时，则存在爆炸的风险。气囊接入方式安全性较高，但是造成气-液两相反应，气体只能缓慢地溶入反应溶剂中发生反应，反应速度较慢，效率较低。

因此，如何降低气体的消耗量以及提高反应效率成为本领域技术人员亟需解决的技术问题。

发明内容

本发明要解决的技术问题在于，针对现有技术的上述现有的反应装置气体消耗量大及反应速度较慢的缺陷，提供一种气体消耗量小且反应速度较快的气体置换、通入的合成反应装置。

本发明解决其技术问题所采用的技术方案是：构造一种气体置换、通入的合成反应装置，具备：

反应容器，其构成为中空结构的密闭反应容器，所述反应容器用于盛放待反应的化合物和反应溶剂；

控压储气罐，其构成为中空结构的密闭气仓，所述控压储气罐用于充储反应所需的保护气体或反应气体；所述控压储气罐的出气口通过管线与所述气流控制器及所述反应容器密闭连通；

至少一个抽/排气泵，所述抽/排气泵的进气口通过管线与所述气流控制器、所述反应容器及所述控压储气罐密闭连通，

所述抽/排气泵在气体置换工作模式下用于抽排所述反应容器、所述控压储气罐及所述气流控制器内的空气，在气体通入反应模式下用于将所述控压储气罐中的保护或反应气体以流动方式或鼓泡方式通入所述反应容器内；

至少一个气体浓度传感器，其检测端设于与所述反应容器连通的管路中或所述控压储气罐内，所述气体浓度传感器用于检测所述反应容器及所述控压储气罐内气体的氧气浓度值或水汽浓度值；

可编程逻辑控制器，其分别与所述抽/排气泵、所述气流控制器及所述气体浓度传感器的通讯接口连接；其中，

所述气体浓度传感器将获取的所述氧气浓度值或水汽浓度值反馈至所述可编程逻辑控制器，与所述可编程逻辑控制器的预设值比较；

若所述氧气浓度值或水汽浓度值小于/等于所述预设值，则所述可编程逻辑控制器自动切换气体置换或气体通入的工作模式。

在一些实施方式中，所述气体浓度传感器包括氧气浓度传感器和水汽浓度传感器，