在反应器中反应物间进行化学反应的方法技术

一种在催化剂或酶存在的情况下在反应器中在反应物间进行化学反应的方法，其中相对于反应器反应区中设定的工艺条件改变在催化剂催化表面上的工艺条件，其中所述改变在两个条件，即，在其中没有观察到催化活性的第一条件和在其中确实观察到了这种催化活性的第二条件之间变化。

【技术实现步骤摘要】
【国外来华专利技术】
本专利技术涉及一种，该化学反应的发生是在催化剂或酶存在的情况下进行的。催化剂和酶在当前的石化、化学和生化工业的工艺中扮演着重要的角色。催化剂和/或酶的应用使在相对温和的条件下进行的(生物)化学反应成为可能。毕竟，如果没有催化剂或酶的存在，这些反应只有在比较苛刻的条件下才会发生，例如高压和/或高温。还已知催化剂和酶在复杂的可能反应中促进特定的反应，由此催化剂和酶也可以认为是能够在工艺中决定选择性的制剂。美国专利申请US2004/0,097,371涉及一种提供催化剂分子进行反应所需能量的方法，所用的载体具有热和电的传导性，其中催化剂颗粒分散于其上或置于其中。该载体可以产生热量并用由载体提供的热能来活化催化剂，其中电能被送到该传导性载体上。根据所述的专利，由于使热量通过载体而不是加热催化剂，副反应减少了并且消耗了更少的能量。然而，仍然需要为催化剂供应连续的电流以活化催化剂。美国专利5,730,845披露了一种制备有机氮化合物的方法，包括了选择在1-20GHz范围内易受微波辐照影响的催化剂的步骤。欧洲专利申请0 135 357涉及一种在其中进行吸热催化过程的反应器，其中催化剂周期性经过了再生过程。由荷兰专利申请NL9301615中可知一种存在于载体上的催化剂，例如，该催化剂用于含硫化合物选择性氧化为单质硫，包括至少一种施加至载体材料的催化活性材料。在化学反应过程中，其中排出由硫化合物污染的气体，所希望的是硫化氢从所述的气体中去除。这样已知的方法为Claus方法，其中硫化氢未定量地转化为单质硫，主要是平衡反应造成的。将所得到的剩余气体与氢气一起通过以Al2O3作为载体的氧化钴/氧化钼催化剂，由此，存在的SO2催化还原为H2S。选择合适的工艺条件和催化剂组分导致硫化氢基本上完全转化。大体上，对于决定和影响(生物)化学反应过程来说，涉及到四个参数，即，反应物的浓度、压力、温度和停留时间。通过在催化剂和酶的存在下进行所述工艺，所期望的反应会在更为温和的工艺条件下进行。一般来讲，在反应区中平均反应器条件将会因此被设置，使得，催化剂和酶被最优利用，以获得所需的活性、选择性和转化率。实际上这意味着，例如，整个反应器的内容物被维持在与催化剂或酶反应的最佳条件下，这涉及高能量成本。可以理解的是实现和保持这种对整个反应器的内容物或其显著部分的条件会导致高能量成本。另外，这样的方法减少了快速和/或局部地调整或改变该工艺过程的可能性，因为在这样的条件下所期望的调整需要一个或多个主要能量和/或主要质量流的操作。一般来讲，干涉这些流的可能性在幅度和调节速率方面受到限制。由于它们影响整个反应器内容物，或其显著部分，由此这些主要的流的操作进一步产生的影响将会相对较慢，而这在实际中是不希望发生的。本专利技术的目的是提供一种用于在反应器中在反应物之间进行化学反应的方法，其中催化剂或酶本身用来作为一种手段用于操纵和控制在催化剂或酶上所发生的反应过程。本专利技术的另一个目的是提供一种在反应器中在反应物之间进行化学反应的方法，其中为得到所预期的选择性、活性和转化率而直接影响反应过程的工艺条件在催化剂或酶的直接邻近部分中或其活性部分上实现。如引言中所述的本专利技术的特征在于在催化剂的催化表面的工艺条件相对应于设置在反应器的反应区中的工艺条件而变化，该变化在两个条件，即，其中没有观察到催化活性的第一条件和在其中确实观察到了这样的催化活性的第二条件之间发生。应用本专利技术的方法，催化剂或酶用来作为操纵和控制化学反应过程的手段，其中可以将反应操纵到其中没有反应发生的状态和其中的确发生反应的状态，该状态也可包括反应的最大化，或到达所述状态之间的条件，这是通过相应于反应器中的反应区域中所设定的标称工艺条件而局部改变在催化剂活性表面上的工艺条件而得到。这里所用的术语“变化/改变”可以理解为表示在第一和第二条件之间的主动(active)和动态操纵，但是也表示将催化表面或其活性部分上的工艺条件调整到第一或第二条件。术语“催化剂”和“酶”在这里可以认为是同义词，从而术语“催化剂”在所有的情况下都可以认为是“酶”。本专利技术涉及对催化剂、催化剂/酶的载体材料或酶的适应，这样在活性催化剂/酶的位置的直接邻近部分中的条件可被动态和连续地改变，从而按照需要，在不显著的反应(调整的标称反应器条件)和最大化反应(具有全部活化的催化剂/酶)之间的范围内，操纵所需的反应过程，而不需要任何对平均反应器条件的适应。在反应器中的反应区内的占优势的工艺条件下，如果设置在催化表面上的工艺条件使得催化剂或酶不能使化学反应发生，或仅仅以慢的速度进行，那么催化将几乎没有活性。依照本专利技术，将在催化剂上局部占优势的工艺条件动态地变化为特定的工艺条件是可能的，这样在催化表面所发生的反应过程会直接受到影响同时相应地就可以获得所预期的目的，即，活性、选择性、转化率和反应速率，而不必在反应器中适应整个工艺条件。一次进行这样的变化是可能的，这样第二种状态占优势，但是它也可以重复地进行，即，动态地，作为时间的函数，这样恒定地适应在催化表面占优势的条件，例如为了使下面因素中的一个或多个最大化活性、选择性、转化率和反应速率。由于本专利技术人从在催化表面发生化学反应这样的事实着手，所以本专利技术涉及的是仅仅影响在所述催化表面占优势的条件而在同时不会影响距离催化表面较远位置的条件。这样的方法使得以主动或具有能量优势的方式来操纵反应过程成为可能。依照本专利技术，所述的在催化剂的催化表面上的工艺条件的变化通过主动控制相对于在反应器中占优势的条件的在催化剂活性部分上占优势的条件而进行。依照本专利技术所应用的变化或控制可以包括下述机制中的一个或多个的同时或连续的控制-在催化表面改变催化剂的温度，-改变表面结构属性或催化剂活性部分的结构属性，-从催化表面或在其上去除或沉积一种或多种组分，-改变反应物对催化表面的可接近性(accessibiltiy)，-改变在催化表面上形成产物的吸收性能，-改变其上存在催化表面的载体材料的温度，和-在催化表面周围施加电磁场。本专利技术的本质特别是催化剂和酶的特定应用，即，用来操纵和控制在催化表面所发生的反应在两个条件之内或其之间，即，其中没有观察到催化活性的第一条件和其中确实观察到了催化活性的第二条件。依照本专利技术，因此在上述两个条件之间调整和改变当前在催化表面占优势的工艺条件是可能的。本专利技术涉及一种机制，其使得以下成为可能，例如，直接或间接增加活性催化剂位置的局部温度达特定的时间期间，这样在所述的期间超过反应工艺所需的“活化能”的阈值。例如，通过在活性位置的直接邻近部分中局部产生热量，所述活性催化剂/酶位置局部温度的暂时增加是能够实现的，所述热量的产生能够被活化/钝化。所述温度的增加可以通过周期性地动态地激活催化剂或酶分子而直接进行，或通过在短时间间隔内对活性催化剂/酶位置的附近进行周期性地局部加热而间接进行。依照另一个实施方案，提供了一种机制，其局部地使一种或多种反应物的活性催化剂/酶位置的可接近性条件从不容易到达至容易到达变化达特定的时间期间。这是可以实现的，例如，通过使用催化剂/酶的载体材料而实现，而通过控制电磁场的场强度来改变所述载体材料的形态(例如它的通道或孔尺寸或例如它的表面结构)达特定的时间期间。此外，可以使本文档来自技高网...

【技术保护点】
一种在催化剂或酶存在的情况下在反应器中在反应物间进行化学反应的方法，其特征在于相对于反应器反应区中设定的工艺条件改变在催化剂催化表面上的工艺条件，其中所述改变在两个条件，即，在其中没有观察到催化活性的第一条件和在其中确实观察到了这种催化活性的第二条件之间变化。

【技术特征摘要】
【国外来华专利技术】...

【专利技术属性】
技术研发人员：PW巴克斯，EA巴克斯，ACPM巴克斯，
申请(专利权)人：因索路神斯公司，
类型：发明
国别省市：NL[荷兰]