Un reactor de presión , a veces denominado tubo de presión, o tubo sellado, es un recipiente de reacción química que puede realizar una reacción bajo presión. Un reactor de presión es una aplicación especial de un recipiente a presión . La presión puede ser causada por la propia reacción o creada por una fuente externa, como el hidrógeno en la hidrogenación por transferencia catalítica .
Ventajas
Un reactor de presión puede ofrecer varias ventajas sobre el matraz de fondo redondo convencional . En primer lugar, puede realizar una reacción por encima del punto de ebullición de un disolvente . En segundo lugar, la presión puede reducir el volumen de reacción, incluida la fase líquida y, a su vez, aumentar la concentración y la frecuencia de colisión y acelerar una reacción.
El aumento de temperatura puede acelerar la reacción deseada, pero también acelerar la descomposición de reactivos y materiales de partida . Sin embargo, la presión puede acelerar la reacción deseada y solo afecta la descomposición cuando implica la liberación de un gas o una reacción con un gas en el recipiente. Cuando se acelera la reacción deseada, se minimizan las reacciones competitivas. La presión generalmente permite reacciones más rápidas con perfiles de reacción más limpios.
Los beneficios anteriores de un reactor de presión se han demostrado en química de microondas . Por ejemplo, si un Suzuki Coupling tarda 8 horas a 80 ° C, solo tarda 8 minutos a 140 ° C en un sintetizador de microondas. El efecto microondas es un tema controvertido. Experimentos posteriores muestran que algunos de estos primeros informes son artefactos y la mejora de la velocidad se debe estrictamente a efectos térmicos. [1] [2] [3]
Si un reactor de presión está diseñado correctamente, puede cumplir con 4 de los 12 principios de la química verde
- 1, menos disolvente y un perfil de reacción más limpio dan como resultado menos desperdicio
- 5, se necesita menos disolvente
- 6, el tiempo de reacción corto puede ahorrar hasta un 92 por ciento de electricidad y 200 galones de agua de enfriamiento por reacción a reflujo [ cita requerida ]
- 12, el recipiente cerrado puede evitar la liberación de gases tóxicos y explosiones.
Tipos de reactores de presión
Reactor de presión de vidrio estándar
Los reactores de presión de vidrio se utilizan normalmente cuando un operador necesita observar cómo se produce una reacción. Aunque las clasificaciones de presión en estos sistemas son más bajas que la mayoría de los reactores de presión de metal, siguen siendo una configuración eficiente para alcanzar los límites de presión responsables. Las calificaciones de los recipientes de vidrio están directamente relacionadas con el diámetro del recipiente. Cuanto mayor sea el diámetro, menor será la presión permitida. Las válvulas de fondo integradas también pueden afectar las clasificaciones de presión. Una válvula de fondo en un recipiente de vidrio se relaciona típicamente con una presión de trabajo permisible más baja. Todas estas son variables determinadas por el proceso y los parámetros de cada reacción individual. Los recipientes a presión de vidrio también se pueden utilizar en aplicaciones inertes. Estos recipientes se utilizan en reacciones incluidas, entre otras, hidrogenaciones, polimerizaciones, síntesis, catalíticas, petroquímicas, cristalización, etc.
Uno de los inconvenientes de un reactor de presión de vidrio estándar son las posibles explosiones debido a una presión interna excesiva difícil de predecir y la falta de un mecanismo de alivio. Sin embargo, con la implementación de seguridad adecuada proporcionada por el fabricante, el operador puede realizar la mayoría de las reacciones de manera segura.
Tubo Fisher-Porter
Un tubo Fisher-Porter o un recipiente Fisher-Porter es un reactor de presión de vidrio utilizado en el laboratorio químico. Fabricado por Andrews Glass Co. de Vineland NJ
Reactor de presión de metal
Los reactores de presión de metal se utilizan típicamente para reacciones de alta presión. Tienen una clasificación de presión mucho más alta que los reactores de vidrio. Aunque tienen una clasificación de presión más alta, todavía tienen sus propios defectos distintivos. Uno de ellos sería que los recipientes de metal son más susceptibles a la corrosión. El material de construcción (MOC) es particularmente importante durante la fase de diseño de un reactor de presión de metal. El MOC correcto puede reducir o incluso eliminar la corrosión observada en el recipiente pero, dependiendo del material elegido, podría aumentar el precio de un sistema. Los recipientes de metal también son mucho más pesados y deben manipularse con cuidado al realizar el mantenimiento.
Los reactores metálicos de alta presión se utilizan en reacciones incluidas, entre otras, de hidrogenación, polimerización, síntesis, catalítica, petroquímica, etc. También se utilizan para realizar investigaciones como Upstream, Biomass, Biopolymer, Zeolite, etc.
Los inconvenientes de un reactor de presión de metal (bomba) son la configuración, el mantenimiento y la corrosividad.
Sintetizador de microondas
Los inconvenientes de un sintetizador de microondas son la limitación de disolventes.
Ver también
Referencias
- ^ Catálogo de síntesis y purificación de Biotage 2008
- ^ Efectos de microondas no térmicos revisados, sobre la importancia del control de temperatura interna y la agitación en la química de microondas MA Herrero, JM Kremsner, CO Kappe J. Org. Chem. 2008, 73, 36-47. Archivado el 20 de octubre de 2008 en la Wayback Machine.
- ^ Química de microondas en viales de reacción de carburo de silicio: separación de efectos térmicos de no térmicos. D. Obermayer, B. Gutmann, CO Kappe Angew. Chem. En t. Ed. 2009, 48, 8321-8342. Archivado el 20 de octubre de 2008 en la Wayback Machine.