用于调节化学反应的方法和用于实施该方法的装置制造方法及图纸

本发明专利技术涉及一种用于调节化学反应的方法，该化学反应生产一种产物，其中对至少一种处于液相的反应物进行压力变化。根据本发明专利技术，压力的最小值对应于反应产物空化压力的最大105％，优选最大103％，特别优选最大101％，而不会产生反应物的空化。通过本发明专利技术得到了一种方法，该方法通过在空化点附近进行反应而提供了增强的动力学控制，其优选通过合适的频率、电场和/或电流得以促进。由此可以以更高的收率和更低的成本获得经动力学控制的产物，这些产物作为亚稳定的反应性化合物具有明显更高的价值并且更加可以多方面地应用。尤其可以如此低成本地改良燃料。此外，本发明专利技术还涉及一种装置(201)，利用该装置可以实施根据本发明专利技术的方法。

【技术实现步骤摘要】
【国外来华专利技术】用于调节化学反应的方法和用于实施该方法的装置
本专利技术涉及一种根据独立权利要求主体部分的、用于调节化学反应的方法。此外，本专利技术还涉及一种装置，利用该装置可以实施根据本专利技术的方法。
技术介绍
对化学反应的调节原则上是已知的。这里，本专利技术所要求的主体为合成反应领域，该主体旨在生成所需要的产物。在该总体的
中，例如已知DE1964916A，其说明了烃的重整。在此，将气体混合物按比例燃烧并且将产生的废热用于在极高压下平行的、对气体混合物的热裂解。对反应压力和气体组成的调节在此促成了对化学反应的调节。在同一个方面，DE2109027A说明了一种催化剂载体，其特性如此进行设置，使得反应在该载体上可以以所希望的方式方法进行。但这里总体上的
不涉及其中可能会出现液相的空化的系统。本专利技术的主体具体地指向该领域。这种类型的方法涉及在反应过程中至少部分地经受至少一种液相空化的反应混合物。对此，例如US4127332A公开了一种方法和一种装置，在其中使部分为液相的多组分物流经历强烈的压力变化和伴随的空化以进行反应并且进行均一化。但是空化在反应中引入极端的能量高峰并由此降低收率。相应地，DE2943984A给出教导，应该在泵送的反应混合物内部通过合适的混合和经调解的输送量来可靠地避免空化。另一方面，例如DE4016076A给出教导，只有当可靠并确定地出现空化时，特定的反应才可能进行。DE102008030035A1补充性地给出教导，当在反应混合物中存在特定的晶体时，可以避免气蚀并且有利地利用空化。在这些已知的方法中不利的是，这些方法或者完全排除了空化或者必须可靠地保证空化。由此，特定的亚稳定化合物无法得到或者仅能以较差的收率得到。
技术实现思路
因此，本专利技术的目的在于，克服现有技术中的缺陷并且提供一种方法，尽管反应过程中包含了空化效应，该方法能够提供精准的合成路径和提高的收率-尤其对于亚稳定化合物来说。该目的的解决方案根据权利要求1的特征给出。有利的实施形式由从属方法权利要求以及接下来的说明中给出。根据本专利技术，给出一种用于调整化学反应的方法，该化学反应生成产物，其中使得至少一种处于液相的液态反应物或者包含其中至少一种处于液相中的多种反应物的多组分的反应混合物经历压力变化，其中压力的最小值对应于至少一个反应产物空化压力的最大105％，优选最大103％，特别优选最大101％，而不会产生反应物的空化。这里，空化压力为反应物过渡至蒸气相中的压力(蒸气压)。当有多种反应物时，空化压力为这样的压力，在该压力下多种反应物中的一种当中首先产生小蒸气泡，当反应混合物的压力重新增大时，这些小蒸气泡内爆。这些爆裂的蒸气泡导致不希望出现的压力峰值。但蒸气泡的产生和内爆会导致放热或能量降低，这根据本专利技术是不希望出现的，并且在实践中需要排除。这里，液相的蒸气压可以与反应混合物的蒸气压不同，即使如果该液相为该反应混合物中唯一的液相。接下来作出如下设定，即反应混合物具有多种组分，由该反应混合物通过化学反应会生成产物。但本专利技术也包括仅一种反应物向所希望的产物的化学转化。例如可以由水得到氢气。下述关于反应混合物的实施方案也在同样的意义上适用于仅有一种反应物或者初始物质的化学过程。首次确定，在空化压力附近可以出现收率/反应速度跳跃式的提高。重要的是，不发生空化，在空化中通过压力-体积-功将能量以热量的形式释放到混合物中。在反应过程中待调节的压力的最小值越靠近空化压力，所希望的产物的收率就越高。在一个实施例中，该最小值仅仅为100.5％或者100.3％，也就是说该压力基本上与空化压力相等，但不会达到后者。由此认为，在空化压力的附近可以达到反应跳跃式提高的动力学控制：由此特定的反应途径明显更快并且达到了特定亚稳定反应产物动力学所致的、收率的明显提升。一旦出现了空化以及与此伴随的对混合物的加热，这种效应消失并且会生成更多从热力学角度来看为更加稳定的化合物的产物。因此，给出的方法实现了亚稳定的反应性化合物，这些化合物目前为止在现有技术中不能以相应的收率提供。最小值和空化压力之间的压力差可以小于20mbar。在一个实施例中，该压力差为4至15mbar之间。小的压力差使得必须对反应混合物的压力进行精准的引导和调节。在一个实施例中，将压力从初始值降低至最小值然后提高到目标值，该目标值基本上等于初始值。该初始值例如可以为约1000mbar的环境压力。但是初始值也可以明显高于环境压力，例如为2至10bar。空化压力，由此还有与其十分接近的最小值取决于反应混合物的温度和反应混合物各个组分的份额。此外，空化压力还取决于其它的外部因素。为了直观展现在权利要求1中提到的百分数，选定一个示例性实施例，在该实施例中空化压力为350mbar。从约1bar或1000mbar的初始压力出发，将压力降至355mbar以进行化学反应，然后重新升高。这里，压力的最小值为355mbar并且由此比空化压力高5mbar。最小压力的百分数为101.43％(355/350)。如果最小压力仅为352mbar(在此情况下压力更加靠近空化压力)，那么会得到相对于空化压力100.57％(352/350)的值。这里，100.57％的最小值在101％以下，也就是说在后一个实例中满足了最小值最高为空化压力101％的条件。将压力从初始值降低至最小值的时间可以比将压力从最小值升高至目标值的时间更小。也可以设定，在第一阶段降低压力，在第二阶段将压力基本保持在空化压力的附近并且在第三阶段将压力重新升高或将反应混合物的内部压力消除。这种反应实施方法可以通过向下的斜坡，底部平台和向上的斜坡来描述。另一个反应实施方法设定，第二阶段基本上不存在。在此，在达到最小压力后立即开始系统的减压，由此随时间变化的圧力曲线具有唯一的最低点。可以通过合适的手段使反应混合物发生震荡。这例如可以通过机械振动、声波或者电磁波进行。脉冲的频率取决于反应混合物和所希望得到的产物。振幅如此确定，使得不会出现空化效应。脉冲的形式和种类可以是不同的。例如可以是锯齿形轮廓，从外部施加在反应混合物上的正弦形或者直角形震荡。化学反应可以在反应室中进行，其中反应室的体积是变化的。为了体积的变化可以使用可移动的活塞。这使得，例如当体积增大时，整个反应室中的压力降低。通过活塞运动不会或者基本上不会有动能引入反应混合物中，通过这种能量会导致反应室中明显的流动或者运动。由此，该反应在没有反应混合物或其组分的(宏观)运动的情况下进行。其它用于改变体积的手段还有膜，该膜限定出反应室并且可以向内或向外变形。也可以通过将反应混合物的一部分泵入或者泵出来改变反应室中的压力。另一种可能性在于，通过具有例如喷嘴的流动加速装置的设备使反应混合物流动，以将反应混合物的静压力靠近空化压力。但这里为了高产物收率也需要对(静)压力进行精确控制，因为在经过喷嘴后，反应混合物不应过快失速，这与过快的压力升高有关。另一种可能性在于，将反应混合物部分以冷冻的形式(接下来简称为冰)放入反应室中并且在优选完全填充后将反应室封闭。冰的融化会在反应室中导致负压，其中可以以外部额外的热量引入来加速融化。但是，在没有额外热源的情况下让冰在室温(例如20℃)下融化也是可能的。通过温控，冰相对于反应混合物总量的量可以本文档来自技高网...

【技术保护点】
1.用于调节化学反应的方法，所述化学反应生产一种产物，其中对至少一种处于液相的反应物进行压力变化，其特征在于，压力的最小值对应于反应产物空化压力的最大105％，优选最大103％，特别优选最大101％，而不会产生反应物的空化。

【技术特征摘要】
【国外来华专利技术】2015.12.23 DE 102015122711.8;2016.01.15 DE 10201611.用于调节化学反应的方法，所述化学反应生产一种产物，其中对至少一种处于液相的反应物进行压力变化，其特征在于，压力的最小值对应于反应产物空化压力的最大105％，优选最大103％，特别优选最大101％，而不会产生反应物的空化。2.根据权利要求1所述的方法，其特征在于，所述压力的最小值和所述空化压力之间的压力差小于20mbar。3.根据权利要求1或2所述的方法，其特征在于，将压力从初始值降低至最小值然后提高到目标值，所述目标值基本上等于初始值。4.根据权利要求3所述的方法，其特征在于，将所述压力从所述初始值降低至最小值的时间比将所述压力从最小值升高至目标值的时间更小。5.根据权利要求1至4中任意一项所述的方法，其特征在于，化学反应在反应室(10)中进行，其中所述反应室的体积是变化的。6.根据权利要求5所述的方法，其特征在于，利用活塞(12)来进行所述反应室的体积变化，通过所述活塞在化学反应之前将组分抽入所述反应室(10)中并且通过所述活塞(12)在反应进行之后将产物从所述反应室(10)中压出。7.根据前述权利要求中的任意一项所述的方法，其特征在于，以小于30分钟的时间间隔探测反应物的空化压力。8.根据前述权利要求中的任意一项所述的方法，其特征在于，对所述空化压力进行连续探测。9.根据权利要求7或8所述的方法...

【专利技术属性】
技术研发人员：安东·莱德翁，
申请(专利权)人：海恩有限公司，
类型：发明
国别省市：德国,DE