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合成中的封管反應

(2022-07-20 18:16:48) 下一個

適用反應類型

 

(1)反應溫度比所用溶劑和反應原料沸點稍低或稍高,在反應中不產生大量氣體的反應。
(2)反應物中有氣體的溶液,反應需要加熱才能進行。

 

反應器

 

Aldrich的Ace pressure tube與ChemGlass公司的封管,設計最高壓力可以承受150 psi(≈10 atm)。

常用的反應壓力和溫度

 

幾種常用溶劑的高於沸點的蒸汽壓:
甲醇在140℃時, 蒸汽壓為1077.08 kPa,常壓沸點64.5℃;

乙醇在150℃時,蒸汽壓為 982.85 kPa,常壓沸點78℃;
甲苯在136℃時,蒸汽壓為 200 kPa,常壓沸點 110℃;
苯在103.92℃時, 蒸汽壓為 199.98 kPa,常壓沸點80℃。

 

苯類和鹵代烴類化合物對密封圈的溶脹比較嚴重,不建議使用太高的溫度。由於我們使用的封管類型不一,建議內壓不要超過6atm,這時甲醇在120℃左右,乙醇在130℃左右。

 

在使用氣體的溶液進行封管反應時,由於在高溫下氣體揮發嚴重,應當考慮到在該溫度下除去溶劑超過沸點產生壓力外,還有氣體高溫下揮發產生的壓力。如果使用氨的甲醇溶液進行氨解時,由於在高溫下氨揮發嚴重,當溫度為120℃時,壓力可能超過10atm。
 

微波反應器在加熱的同時可以測定反應的內部壓力,建議對沒有把握的反應先用微波反應器在目標溫度反應10分鍾,了解壓力可能達到多少。在反應時一定要控製油浴溫度,防止反應過熱。劃痕和撞擊將影響封管的耐壓能力,在使用和清洗封管時要小心。

 

正常使用時可能發生的問題

 

密封圈損壞密封圈是整個反應器上最容易損壞的部件,如有損壞要及時更換。公司曾經發生的事故:曾經在用氨的乙醇溶液120℃氨解反應時,Ace pressure tube的密封圈損壞,反應液衝出。

 

四氟乙烯蓋子把玻璃頂破:公司曾經發生的事故:使用國產的封管,把當時的氣溫很低,在加熱以前把蓋子旋得過緊,加熱到120℃以後,由於四氟乙烯膨脹得比玻璃快,把封管口上的玻璃脹破,反應液衝出。建議以後不可以使用國產的封管,因其質量未經過權威部門檢測。

 

封管爆炸:公司曾經發生的事故:國產封管,反應正在進行中封管爆炸。經計算實

驗中可以產生3倍的氣體。100℃下,2倍量CH3OH,1倍量CO2。進口封管在公司內也有爆炸先例,所以不要有僥幸心理,要保證安全的前提下進行實驗。

 

封管使用時注意事項

 

密封圈損壞密封圈是整個反應器上最容易損壞的

1.1 進口封管質量較好,新封管最高可以承受10atm,但使用過多次後,最高承受的壓力會下降;而國產封管未經過嚴格測試,盡可能不再使用,或者在有氣體的溶液參與反應,溫度不超過溶劑沸點,並且在確保壓力不超過2atm時,才可采用;
1.2 在使用氣體的溶液進行封管反應時,由於在高溫下氣體揮發嚴重,估算壓力時除去考慮到在該溫度下溶劑超過沸點產生壓力外,還有該溶液中氣體高溫下揮發產生的壓力。如果使用氨的甲醇溶液進行氨解時,由於在高溫下氨揮發嚴重,當溫度達到120℃時,壓力可能已經遠遠超過10atm;
1.3  必須實現估算到反應可能產生的氣體,包括主反應、副反應等可能產生的氣體的壓力要考慮進去;
1.4 對於反應溫度超過溶劑沸點20℃以上的反應,推薦使用高壓反應釜;
1.5 對於沒有把握的反應,推薦先使用微波反應器進行小試,反應速度快,而且相對安全;
1.6 封管屬於壓力儀器,嚴禁碰撞、劃痕等可能導致內傷的操作;
1.7封管的密封圈有兩種,一般的褐色的Viton密封圈,耐油和酸;若反應中用到強堿時請使用白色的全氟密封圈;
1.8  蓋上塞子時請不要旋轉得太緊或太鬆,絕不可緊到不能再緊的程度,這樣反而容易泄漏產生危險甚至封管頂破,鬆緊適宜即可;
1.9 體係中試劑和溶劑體積嚴格控製在封管容積的1/3以下,推薦在1/5        以下;
1.10 洗滌封管時不要泡在堿缸中,也不要使用超聲洗滌,應根據反應情況使用合適的溶劑漂洗幹淨,可以使用試管刷洗滌,不可使用刮刀;
1.11封管反應結束時,要將反應降至室溫才可打開封管塞子,不能在封管還是高溫的狀態下打開;
1.12 進行封管反應時必須在正麵及可能傷到人的側麵加防護擋板,觀察封管反應進行情況時,不要直接觀察,要在防護玻璃或擋板後麵觀察。

來源:百度文庫

 

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