[發(fā)明專(zhuān)利]一種降低開(kāi)放反應(yīng)體系的能量損失和溶液消耗的方法

無(wú)效

• 申請(qǐng)?zhí)枺?/td>: 201310650252.4
• 申請(qǐng)日: 2013-12-06
• 公開(kāi)（公告）號(hào): CN103611482A
• 公開(kāi)（公告）日: 2014-03-05
• 發(fā)明（設(shè)計(jì)）人: 張全生;閔凡奇;李碩;李細(xì)方;王淼;黨國(guó)舉
• 申請(qǐng)（專(zhuān)利權(quán)）人: 上海應(yīng)用技術(shù)學(xué)院
• 主分類(lèi)號(hào): B01J19/00
• 分類(lèi)號(hào): B01J19/00
• 代理公司: 上海申匯專(zhuān)利代理有限公司 31001
• 代理人: 吳寶根

技術(shù)領(lǐng)域：

本發(fā)明屬于化工領(lǐng)域，尤其涉及一種節(jié)能降耗技術(shù),具體是一種降低開(kāi)放反應(yīng)體系的能量損失和溶液消耗的方法。

背景技術(shù)：

對(duì)于開(kāi)放反應(yīng)體系，由于與環(huán)境間存在物質(zhì)和能量的交換，導(dǎo)致大量的能量通過(guò)熱傳遞而損失，以及部分溶劑的揮發(fā)損耗。這樣不僅浪費(fèi)資源，而且增加了生產(chǎn)成本。

蒸發(fā)是指物質(zhì)從液態(tài)轉(zhuǎn)化為氣態(tài)的相變過(guò)程。當(dāng)液體蒸發(fā)時(shí)，從液體里跑出來(lái)的分子，要克服液體表面層的分子對(duì)它們的引力而做功。這些分子能做功，是因?yàn)樗鼈兙哂凶銐虼蟮膭?dòng)能。比平均動(dòng)能大的分子飛出液面，速度大的分子飛出去，而留存液體內(nèi)部的分子所具有的平均動(dòng)能變小了。所以在蒸發(fā)過(guò)程中，如果要保持蒸發(fā)持續(xù)進(jìn)行下去，需要外界通過(guò)熱傳遞的形式給液體補(bǔ)充能量，或者外界不給液體補(bǔ)充能量，液體的溫度就會(huì)下降。這時(shí)，它就要通過(guò)熱傳遞方式從周?chē)矬w中吸取熱量，于是使周?chē)奈矬w冷卻。

一般情況下，溶液溶劑的蒸發(fā)一般就是水的蒸發(fā)，水的相變熱即是水的汽化熱：2258KJ/kg。即蒸發(fā)1?kg的水，就要消耗2258KJ的熱量。

影響蒸發(fā)的因素主要有溫度、濕度、液體的表面積、液體表面上方的空氣流動(dòng)的速度等。因此我們可以通過(guò)改變液體表面積的大小來(lái)降低溶劑揮發(fā)帶來(lái)的能量損失和溶劑損失。

熱傳遞的基本方式有熱傳導(dǎo)、熱對(duì)流和熱輻射三種。固體內(nèi)部的熱量傳遞只能以傳導(dǎo)的方式進(jìn)行，但流體與換熱器壁面之間的傳熱過(guò)程則往往同時(shí)包含對(duì)流與傳導(dǎo)，對(duì)高溫流體則還有熱輻射。

熱傳導(dǎo)是指在不涉及物質(zhì)轉(zhuǎn)移的情況下，熱量從物體中溫度較高的部位傳遞給相鄰的溫度較低的部位，或從高溫物體傳遞給相接觸的低溫物體的過(guò)程。熱對(duì)流是指不同溫度的流體各部分由相對(duì)運(yùn)動(dòng)引起的熱量交換。工程上廣泛遇到的對(duì)流換熱，是指流體與其接觸的固體壁面之間的換熱過(guò)程，它是熱傳導(dǎo)和熱對(duì)流綜合作用的結(jié)果。熱輻射是指物體因自身具有溫度而輻射出能量的現(xiàn)象。與其他傳熱方式不同，熱量可以在沒(méi)有中間介質(zhì)的真空中直接傳遞。

實(shí)際傳熱過(guò)程一般都不是單一的傳熱方式，如火焰對(duì)爐壁的傳熱，就是輻射、對(duì)流和傳導(dǎo)的綜合，而不同的傳熱方式則遵循不同的傳熱規(guī)律。為了分析方便，人們?cè)趥鳠嵫芯恐邪讶N傳熱方式分解開(kāi)來(lái)，然后再加以綜合。

對(duì)于開(kāi)放反應(yīng)體系，假設(shè)反應(yīng)溫度不高，無(wú)攪拌，則存在熱傳導(dǎo)和自然對(duì)流；假設(shè)反應(yīng)溫度不高，有攪拌，則存在熱傳導(dǎo)和強(qiáng)制對(duì)流。如果反應(yīng)在高溫下進(jìn)行，還應(yīng)考慮熱輻射。所以反應(yīng)溫度比較高時(shí)，應(yīng)考慮采用保溫材料作為器壁。本專(zhuān)利主要考慮的是如何在與外界接觸的一側(cè)進(jìn)行防止能量的損失和溶劑的揮發(fā)。

發(fā)明內(nèi)容

針對(duì)上述現(xiàn)有技術(shù)中存在的缺陷，本發(fā)明所要解決的技術(shù)問(wèn)題是提供一種降低開(kāi)放反應(yīng)體系的能量損失和溶液消耗的方法，本發(fā)明的方法簡(jiǎn)單、可持續(xù)利用，成本低廉。本發(fā)明的另一個(gè)目的是能夠在一定程度上使生成的具有揮發(fā)性的所需化學(xué)成分更加穩(wěn)定的存在于溶液中。

本發(fā)明提供一種降低開(kāi)放反應(yīng)體系的能量損失和溶液消耗的方法，包括一個(gè)在反應(yīng)體系溶液表面放置至少一層隔離物，所述的隔離物和反應(yīng)體系溶液接觸的表面積大于反應(yīng)體系溶液與空氣接觸的表面積的50%。

進(jìn)一步的，所述的隔離物的材料為塑料、或者橡膠、或者陶瓷、或者玻璃、或者金屬中的任意一種或者一種以上的組合。

進(jìn)一步的，所述的隔離物由多個(gè)球體、或者多個(gè)橢球體、或者多個(gè)圓柱體構(gòu)成。

進(jìn)一步的，所述的隔離物為空心結(jié)構(gòu)、或者實(shí)心結(jié)構(gòu)、或者多孔結(jié)構(gòu)。

進(jìn)一步的，所述的反應(yīng)體系為水溶液反應(yīng)體系、或者有機(jī)溶劑反應(yīng)體系。

進(jìn)一步的，所述的反應(yīng)體系的反應(yīng)溫度在室溫到300℃之間。

具體的，隔離物的材料組成在反應(yīng)體系中具有化學(xué)穩(wěn)定性，即隔離物在反應(yīng)體系中不溶解、溶脹，在相對(duì)溫度高的溶劑體系中隔離物不分解。

具體的，使用的隔離物尺寸根據(jù)反應(yīng)系統(tǒng)的尺寸可以從0.001米到1米，或是多種尺寸隔離物配合使用，以獲得最大的表面覆蓋率

具體的，反應(yīng)體系中有固體反應(yīng)物進(jìn)入或取出時(shí)，隔離物不黏附在固體反應(yīng)物上。

具體的，當(dāng)固體反應(yīng)物進(jìn)入溶液體系中或從溶液體系取出時(shí)，隔離物能迅速恢復(fù)對(duì)溶液表面的覆蓋。

本發(fā)明和已有技術(shù)相比，其技術(shù)進(jìn)步是顯著的。本發(fā)明通過(guò)在反應(yīng)體系溶液表面漂浮一層隔離物，有效隔絕溶液與空氣的接觸，可以有效降低能量損失和溶劑揮發(fā)。并且還能夠在一定程度上使生成的具有揮發(fā)性的所需化學(xué)成分更加穩(wěn)定的存在于溶液中。