Газохроматографический способ проведения обратимых каталитических реакций
l93I38
ОПИСАНИЕ
ИЗОБРЕТЕНИЯ
К АВТОРСКОМУ СВИДЕТЕЛЬСТВУ
Союз Соввтскиз
Социалистическиз
Республик
Зависимое от авт. свидетельства №
Заявлено 13.XI.1965 (М 1036732/26-25) с присоединением заявки №
Приоритет
Опубликовано 02.111.1967. Бюллетень № 6
Дата опубликования описания 19.Ч.1967
Кл. 42/, 3/08
Комитет по делам изобретений и открытий прн Совете Министров
СССР
МПК 6 01п
УДК 543.544.08(088.8) ГАЗОХРОМАТОГРАФИЧЕСКИЙ СПОСОБ ПРОВЕДЕНИЯ
ОБРАТИМЫХ КАТАЛИТИЧЕСКИХ РЕАКЦИЙ
Описываемое изобретение относится к обратимым каталитическим реакциям.
Известен способ проведения обратимых каталитических реакций в хроматографическом режиме, состоящий в том, что в реактор, представляющий собой хроматографическую колонку, заполненную катализатором или смесью катализатора и адсорбента, и включенный в поток инертного газа-носителя, периодически вводят исходное вещество или смесь веществ. Исходное вещество претерпевает каталитическое превращение, причем продукты этого превращения и само исходное вещество перемещаются в реактор с различными скоростями вследствие различия их сорбционных свойств. Полнота каталитического превращения исходного вещества и чистота выделяемых на выходе из реактора продуктов превращения определяется длиной реактора и его температурой. Было показано, что разделение исходных веществ и продуктов позволяет получать высокие выходы даже при малых значениях констант равновесия.
Недостатком импульсного метода проведения химических реакций в хроматографическом режиме является его периодичность и связанная с этим малая производительность, Предлагаемый способ отличается от известного тем, что при проведении обратимой каталитической реакции осуществляют относительное перемещение мест ввода исходных веществ и отбора продуктов превращения слоя катализатора (или смеси катализатора с адсорбентом) . При этом либо оставляют неподвижными места ввода исходных веществ и отбора продуктов превращения и сдвигают в хроматографической колонке слой сорбента с катализатором, либо оставляют неподвижным сорбент и двигают вдоль колон10 ки места ввода и отбора. Это позволяет осуществлять процесс непрерывно, т. е. резко повысить его производительность, делая перспективным использование его в промышленности.
Кроме того, между местами отбора продуктов превращения создают температурное поле, имеющее градиент температур с максимальной температурой в месте отбора сильно
20 сорбирующегося продукта превращения и минимальной температурой в месте отбора менее сорбирующегося продукта, Рассмотрим наиболее простой случай каталитической реакции, идушей по схеме
A B+C. Допустим далее, что сорбционная способность исходного вещества А является промежуточной между сорбционными способностями продуктов превращения В и С, т. е. коэффициенты сорбции исходного вещества и
30 продуктов превращения можно расположить
193138
ГС(ГА (ГВ.
2НРф Бе+На, Составитель Е. П. Бабарина
Техред Л. Бриккер Корректоры: Г. E. Опарина и Н. Н. Самыгина
Редактор Н. Джарагетти
Заказ 823/1 Тираж 535 Подписное
ЦНИИПИ Комитета по делам изобретений н открытий при Совете Министров СССР
Москва, Центр, пр. Серова, д. 4
Сапунова, 2
Типография, пр, в порядке их возрастания следующим образом
Если небольшую порцию исходного вещества А ввести в потоке газа-носителя в хроматографическую колонку, заполненную мелкозернистой шихтой сорбента, на поверхности которого нанесен катализатор, то в процессе перемещения вещества А вдоль слоя сорбента непрерывно будет идти превращение его в вещества В и С. Вследствие разницы в коэффициентах сорбции исходного вещества и продуктов превращения скорости перемещения этих веществ по колонке будут различными.
Из этого вытекает возможность осуществления процесса проведения хроматографического режима при непрерывной подаче А и отводе В и С при перемещении шихты относительно мест ввода и отвода. Для этого вещество А непрерывно подается через место ввода, расположенное между местами вывода продуктов В и С. Подбирая соответствующим образом температуру реактора, скорость подачи газа-носителя и скорость перемещения шихты можно непрерывно подводить А и отводить В и С. Аналогичного результата можно добиться, перемещая места ввода и вывода при неподвижной шихте. Преимущество последнего метода заключается в отсутствии эффекта истирания катализатора.
Во всех вариантах осуществления предлагаемого способа возможно также использование температурного поля.
Проиллюстрируем сущность изобретения на примере каталитического превращения дейтерида водорода HD с выделением чистых изотопных модификаций дейтерия и протия, осуществляемого в соответствии с предлагаемым способом.
Равновесную смесь изотопов, содержащую
НР+Ра+Нз при комнатной температуре и нормальном давлении, вводят в вертикальный реактор в некоторую среднюю по высоте его точку. В реакторе сверху вниз непрерывно перемещается слой катализатора, представляющего собой нанесенный на асбест палладий, Снизу вверх по колонке непрерывно фильтруется газ-носитель гелий. Дейтерид водорода, приходя в контакт с порошком палладия, будет подвергаться конверсии по схеме
Одновременно в соответствии с предлагаемым способом будет осуществляться непре5
55 рывное разделение продуктов конверсии. Портий как наиболее сильно сорбирующийся из продуктов конверсий, будет увлекаться вместе с адсорбентом вниз. Менее сорбирующийся на палладин дейтерий будет увлекаться газом-носителем и выводиться сверху реактора.
Соотношение линейных скоростей потоков адсорбента и газа-носителя в реакторе выбирают таким, чтобы максимум распределения дейтерия водорода в колонке совпадал с местом ввода. При таком соотношении скоростей потоков исходное вещество (HD) не уносится из реактора ни с потоком адсорбента, ни с потоком газа-носителя и, оставаясь в реакторе, подвергается каталитической конверсии. Продукты же каталитического превращения (Рз+Н2) выводятся вместе с потоками газа-носителя на противоположных концах колонки.
Описанный процесс может быть осуществлен и на неподвижном слое катализатора с перемещающимися местами ввода исходной смеси и вывода продуктов.
Предлагаемый способ для описанного случая разделения изотопов обеспечивает то преимущество, что не требует применения низких температур, используемых обычно при разделении изотопов с помощью известных в настоящее время способов ректификации.
Предмет изобретения
1. Газохроматографический способ проведения обратимых каталитических реакций с выделением продуктов реакции, состоящий в х том, что исходное вещество или смесь веществ вводят в реактор, заполненный катализатором, отличающийся тем, что, с целью обеспечения высоких выходов, понижения температуры реакции и возможности непрерывного выделения чистых продуктов реакции, осуществляют относительное перемещение мест ввода исходных веществ и отбора продуктов реакции и слоя катализатора в хроматографическом реакторе, причем введение веществ в реактор и отбор продуктов реакции проводят непрерывно.
2, Способ по п. 1, отличающийся тем, что, с целью повышения чистоты выделяемых продуктов реакции и обеспечения возможности одновременного выделения более двух продуктов реакции, между местами отбора продуктов превращения создают температурное поле, имеющее градиент температур с максимальной температурой в месте отбора сильно сорбирующегося продукта реакции и минимальной температурой в месте отбора меriee сорбирующегося компонента.
