超臨界反應釜是利用超臨界流體(如超臨界CO?、超臨界水)作為反應介質或溶劑的高效化工設備。其核心原理在于:當流體溫度和壓力超過其臨界點(如CO?為31.1℃/7.39MPa,水為374℃/22.1MPa)時,進入超臨界狀態,兼具氣體的高擴散性和液體的高溶解性,顯著提升反應速率與傳質效率。
工作原理
超臨界流體生成:通過高壓泵和加熱系統將溶劑(如CO?)加壓至臨界壓力以上,并加熱至臨界溫度以上,使其進入超臨界狀態。
反應過程:超臨界流體作為溶劑,可高效溶解反應物,消除氣液界面,減小傳質阻力,使反應物快速混合并發生化學反應。例如,在催化反應中,超臨界流體可提高催化劑活性,縮短反應時間。
產物分離:反應結束后,通過降壓或降溫使超臨界流體轉變為常規狀態,溶質析出,溶劑經冷凝回收后可循環利用,實現綠色生產。
關鍵技術
耐高壓耐腐蝕設計:超臨界流體對設備材質要求嚴苛,需采用鎳基合金等耐腐蝕材料,確保設備在高溫高壓下長期穩定運行。
精密溫控與壓控系統:配備智能溫控儀和壓力調節閥,實現±1℃溫度精度和±0.5MPa壓力控制,保障反應條件精準可控。
安全防護機制:集成泄壓閥、多重密封結構和泄漏報警系統,防止超臨界流體泄漏引發的安全事故。
自動化控制技術:通過PLC/HMI人機界面實現參數自動調節與數據采集,提升操作便捷性和實驗重復性。