[实用新型]一种放热反应摩尔焓变的测量装置

说明书

技术领域

本实用新型涉及一种放热反应摩尔焓变的测量装置。 

背景技术

放热反应摩尔焓变是化学反应的一个重要参数，目前很多放热反应摩尔焓变的数据都是未知的。对于液-液两相强放热反应的摩尔焓变，目前的测量方法主要是一种反应物滴加到另外一种反应物中，根据换热流体的流量与温度变化等测量参数，来计算出放热反应摩尔焓变。这种方式属于间歇式操作，间接测量，因此实验测量后计算的放热反应摩尔焓变值与实际值相差较大。此外，由于反应放热量大，往往滴加的时间过长，存在一定的危险性，一次实验物料的消耗也比较大。为了获得准确的放热反应摩尔焓变数据，设计一种放热反应摩尔焓变的测量装置，能够连续式进料，能够直接测量反应流体的温度，缩短测量时间、简化操作、提高过程安全、对于放热反应摩尔焓变的测量以及工业生产是具有现实意义的。 

发明内容

本实用新型的目的是根据能量守恒定律和化学工程传热的基本原理，设计了一种放热反应摩尔焓变的测量装置，为测量未知的放热反应摩尔焓变提供了快速、准确、简单的方法，为液-液两相强放热反应的工业装置设计与工艺包开发提供了重要参数。 

为了达到上述目的，本实用新型提供了一种放热反应摩尔焓变的测量装置，首先，将含有入口A、入口B和出口的三通与相连接的毛细管微反应器用保温材料紧密包裹，根据流体A和流体B的反应物浓度，设定泵A、泵B的流量；其次，启动泵A、泵B，使流体A与流体B同步输入至三通的入口A、入口B，流体在三通的出口汇集并开始发生混合与反应，在与三通出口 连接的毛细管微反应器中继续发生混合和反应，反应后的流体从毛细管微反应器出口收集至样品瓶中； 

流体A通过泵A到达三通入口A前的温度为T1，流体B通过泵B到达三通入口B前的温度为T2以及毛细管微反应器出口处的流体温度T3；测量样品瓶中的样品转化率X；根据所测温度、转化率以及反应物的比热容，按热量守恒计算出放热化学反应摩尔焓变-Δ_rH_m=ΔH/n。 

所述的保温材料为绝热棉或玻璃棉；所述的毛细管微反应器的水力直径为0.1-3mm；所述的三通入口A的温度T1，入口B的温度T2均为热偶与反应前流体直接接触测定的温度；所述的毛细管微反应器出口的温度T3为热偶与反应后流体直接接触测定的温度。 

所述的毛细管微反应器的材质为不锈钢，毛细管微反应器的水力直径为0.1-3mm的流动通道，毛细管微反应器9的外部形状为圆形。 

本实用新型在反应物比热容已知的条件下，通过直接测量反应体系的温度参数，结合计算的方式可获得放热反应的反应焓，避免间接换热方式法的复杂性。 

本实用新型采用上述结构并测量温度参数后，按下列过程获得反应焓。 

在恒压、近似绝热条件下，对测量体系（反应物A与反应物B的化学反应）进行热量衡算： 

反应放热量=系统焓的增加 

n′(-Δ_rH_m)= ΔH 

式中， 

n-单位时间化学反应消耗的摩尔数，mol/min； 

Δ_rH_m-放热反应摩尔焓变，kJ/mol； 

ΔH-系统焓的增加，kJ/min。 

n=n_A′X_A

ΔH=(n_AC_p,A+n_BC_p,B+n_SC_p,S)(T_out-T_in)