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催化氢化反应的安全操作、催化氢化装置&实现低温的方法

已有 5492 次阅读 2007-10-12 21:34 |个人分类:催化资源收藏

催化氢化反应的安全操作

催化氢化反应在哪里进行?手续如何?
1、低于2个psi的催化氢化反应在自己所在的通风柜内进行,一般不须办手续。

可用氧气袋或气球去1号楼的第7层充气。气球最好用双层、3层、甚至4层。我们测过:连套4层的气球,充装到4立升的体积,也不足2个psi,非常安全。
压力换算:1个psi约等于0.068大气压。具体压力换算如下:
A: 1千帕(kPa)=0.145磅力/英寸2(psi)=0.0102千克力/厘米2(kgf/cm2) =0.0098大气压(atm)
B: 1磅力/英寸2(psi)=6.895千帕(kPa)=0.0703千克力/厘米2(kg/cm2) =0.0689巴(bar)=0.068大气压(atm)
C: 1物理大气压(atm)=101.325千帕(kPa)=14.696磅/英寸2(psi)=1.0333巴(bar)
D: 1毫米水柱(mmH2O)=9.80665帕(Pa)
1毫米汞柱(mmHg)=133.322帕(Pa)
压力 1巴(bar)=105帕(Pa)
1托(Torr)=133.322帕(Pa)
1工程大气压=98.0665千帕(kPa)
1达因/厘米2(dyn/cm2)=0.1帕(Pa)
2、其余带压力的催化氢化、插羰、焖罐等反应在1号楼第7层的氢化室进行。
必须双人操作,至少一人是操作老练的员工,操作前都要细读《氢化仪操作规程》
和《高压釜使用操作规程》。先要详细登记,并服从氢化室管理员的安排。超过1公升的高压釜,要按危险反应申报办理;正常作息时间外进入氢化室作业的,要向安全监察部申请,填报《氢化室特殊情况作业申请报告》,经批准后才能允许进入作业。 本文来自:博研联盟论坛
氢化瓶压力不得超过55psi,温度不得超过60-80℃(80℃时的压力不得超过50psi)。高压釜的温度不得超过180℃,压力不得超过10MPa。
★ 催化剂如何安全使用和处理?
常用的催化剂主要有:Pd-C(钯碳,通常有5%和10%两种)、Pd(OH)2和Raney Ni,这些 催化剂的燃烧危险性起源于:它们同有有机溶剂蒸汽的空气摩擦时极容易起火星,进而引起有机溶剂燃烧。这句话需要特别深刻理解,并体现在以下四个操作阶段:
1:当容器内已盛有醇、醚、烃等有机溶剂时,这些有机溶剂的蒸气就弥漫在液面上方,当加入的催化剂下落时,在空中同含有有机蒸气的空气摩擦,就有火星出现,开始在瓶口闪烁,如再不小心会引燃下面的有机溶剂或反应液,发生火灾。 本文来自:博研联盟论坛
加料时的着火危险性:Pd-C > Pd(OH)2 > Raney Ni(通常用醇或水浸泡着)。
解决方法(避免干的催化剂同有有机溶剂蒸汽的空气摩擦):
A、先加催化剂,再加溶剂和反应底物。
B、如果已加了有机溶剂,要是反应不忌水,可用水拌湿催化剂再加入,比较安全。也可以用相应的溶剂拌湿催化剂后再加入。
C、如果已加了溶剂,可以向容器放入氮气或氩气等惰性气体后马上加入催化剂。
2: 用橡皮管或玻璃管从高压釜内抽取反应液,在快要抽干时,提前解除真空,否则,含有有机蒸气的空气同管壁上的遗留催化剂摩擦,也会起火星,引起燃烧。也可以 在快要抽干时,立即加入相应溶剂冲洗釜内壁,把釜内壁和管内壁的遗留催化剂全部抽到接受瓶中。所以一定要有两个人在场。(问答:抽取反应液时,什么情况会 起火星?如何预防?如起火如何处理?)
3: 抽滤的安全操作。有很多火灾在抽滤操作过程中容易发生。 本文来自:博研联盟论坛
抽滤时的燃烧危险性:Raney Ni > Pd-C > Pd(OH)2

工 业生产可以用氮气压滤的安全方法。实验室里就没有那个条件了,特别是抽滤有Raney-Ni催化剂的反应液,抽干了,就创造了催化剂同含有有机蒸气的空气 摩擦的燃烧条件。抽得太干肯定是要起火星的,肯定就是100%。所以,遇上这种操作,一定要有两个人在场,其中一个人为帮手:快要抽干时,马上接着加反应 液和相应空白溶剂,或提早拔除真空橡皮管解除真空。一个人操作,通常是顾得了这头顾不了那头。另外即使不小心起点火星也不用怕,起点火星是常有的事,但是 起火星时一定要立即停止抽滤,可以用湿布捂的方法或用水灭或拿出过滤漏斗另外放置处理,千万不能用有机溶剂去灭(我公司就有人这么慌着做,结果引起火灾烧 伤了自己的手和脸),也不能将有火星的催化剂往废液桶中扔(去年的一天深夜我公司就有人这么干,引起火灾)。小火时,不需要用灭火机,否则会把辛苦得来的 成果搞得一团糟。因此,在抽滤前要事先准备一块湿布和一杯水,以备急用。起火星时一定要镇静,利利索索,大大方方的处理,是非常正常的事,不足为怪。(问 答:为什么抽干了会起火星?如何预防?如起火如何处理?)

4、催化剂用后,包括过滤纸、硅藻土、抽料管,一律及时交给氢化室的管理员,不能乱扔,也不得去向不明。除合全外,领用催化剂,只能到氢化室的管理员那儿登记领取,仓库不给领取上述危险催化剂。(问答:为什么沾有催化剂的物品要集中处理?)

有机实验室常用仪器与使用--催化氢化装置


催化氢化是有机 化学实验中的一项重要内容之一。这一反应的具体内容是气态氢在催化剂存在下,与有机化合物进行加成或还原反应,从而生成新的有机化合物。它的优点是: (1)有些反应,如碳碳不饱和键的加氢,应用其他方法比较复杂和困难,而应用催化氢化反应,则可以方便的达到目的。(2)它对醛酮,硝基及亚硝基化合物都 能起还原作用,生成相应的醇和胺,不需要任何还原剂和特殊溶剂。氢气本身极其便宜,因而成本低操作方便。(3)反应完毕后,只需滤去催化剂,蒸发掉溶剂即 可得到所需产物,后处理方便,产品纯度、收率都比较满意。

根据氢化时选用的压力不同,可将催化氢化分为常压氢化,低压氢化(4- 5atm)及高压氢化(>6atm)。 图2.9是在常压及低压下进行催化氢化的装置图。而高压氢化则需要非常特殊的装置,(由于有较高压力),这些已超出本书的范围,但不论是在任何压力进行氢 化,都不得使用明火,包括电火花。

催化氢化装置:主要包括氢化用的圆底烧瓶,气压计,量(贮)气管和平衡瓶。贮气管的体积一般在 100mL到2L之间,可根据反应的规模大小选择合适的贮气量;在平衡瓶里所装的液体通常是水或汞。在反映过程中,氢气的压力大小可以通过平衡瓶的高度来 调节。反应结束后,再通过平衡瓶来测量参加反应的氢气的体积。气压计可以保证在反应前后,氢气都在相同的压力下(一般为1atm)进行体积测量。


[实验技术交流]实现低温的方法
实现低温的方法
在实验中,我们不但经常使用高温环境,在某些高活泼性的物质时,必须使用低温环境,因此,制作低温环境,显得非常重要。以下是我在丁香园看到的一个帖子,总结的比较好,拿出来,与大家分享。

制造低温的方法
1、 利用冰在溶解过程中的冷冻混合物(冰盐冷剂)产生低温:
碎冰: 0~ -5℃;
3份冰+1份食盐:-15~-18℃;
3份冰+3份结晶氯化钙(CaCl2•6H2O):-40℃;
3、 4份冰+5份结晶氯化钙:-40℃~-50℃;
2份冰+1份浓HNO3:-56℃。 -----------???
无论用哪一种冷冻混合物,先决条件是须将冰和盐很好地粉碎,而且要混合均匀。用两种冷冻混合物时,须先将CaCl2•6H2O或浓HNO3在冰箱中冷却,才能达到上述温度。
2、 用升华过程来产生低温:
固态二氧化碳(干冰):-78.9℃;
固态二氧化碳+乙醇:-72℃;
固态二氧化碳+乙醚、氯仿或丙酮:-77℃。
由于固态二氧化碳的导热能力很差,应将它混合在一种适当的液体中使用,譬如丙酮、酒精等。三氯乙烯特别合适,因为固体二氧化碳能漂浮在三氯乙烯面上,因此混合物就不会发泡沫而溢出。
3、 利用蒸发过程产生低温:
在 实际应用中液氮有一定的优点,它是一种无色、无臭、无味的液体,微溶于水,对热电传导不良,稍轻于水,不产生有毒或刺激性气体。同时不燃烧亦不自炸,与 钠、钙或镁结合,形成氮化物(Nitrides),最冷点为-196℃。因此采用液氮有很多优点:①、在大气压下沸点较低(-196℃),如果配合适当的 调节控制系统可获得在零下37~196℃之间的任意一个温度。②、生产成本低,来源容易。③、安全可靠


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