Справочная книга по светотехнике - Айзенберг Ю.Б.
Скачать (прямая ссылка):
Наибольшую роль в процессах образования адгезионной пленки играет коротковолновое излучение, которое, как правило, наиболее сильно поглощается реакционным раствором. Поэтому обязательное условие оптимального проведения промышленной фотохимической реакции — фильтрование неактивного коротковолнового излучения. Второй мерой, снижающей скорость образования адгезионной пленки, является уменьшение концентрации поглощающих агентов. Однако это приводит к увеличению общей толщины слоя реагирующей среды, а следовательно, вызывает увеличение габаритов реактора, что неизбежно сказывается на капитальных затратах. Третьей мерой является покрытие светопропускающих стенок облучателя гидрофобным материалом, способствующим стеканию образовавщихся продуктов побочных реакций по стенкам облучателя.
Повышение скорости циркуляции раствора и интенсивный барботаж газов в зоне протекания реакции также способствуют уменьшению скорости образования адгезионной пленки вследствие интенсивного перемешивания раствора и обновления в пристеночном слое. Вопрос выбора скорости циркуляции раствора становится особенно актуальным в связи с созданием сверхмощных источников света, которые позволят достигнуть облученностей, на порядок превышающих облученности от известных ламп [17.191.
Расчет установки объемного фотохимического действия с источниками излучения погружного типа предусматривает определение оптимального расстояния между источниками, при котором обеспечивалось бы наиболее эффективное использование потока излучения.
Для отдельно взятого источника возможны два случая: 1) шаровой источник — сферический теплоизолирующий слой — сферический слой реагирующей среды; 2) цилиндрический источник—цилиндрический теплоизолирующий слой—цилиндрический слой реагирующей среды. При этом можно считать; что теплоизолирующий слой прозрачен для излучения, а реагирующая среда только поглощает излучение. Коэффициент использования потока излучения в этой среде зависит от толщины ее слоя, как показано на рис. 17.9 [17.21].
Примером является устаноака для производства лактамов (капролактама, доделактама и др.)—исходных продуктов для получения синтетических волокон и пластмасс.
Квантовый выход реакции фотонитрозироваиия цнклоалканов, лежащей в основе фотосинтеза лактамов, невелик, в связи с чем особенно важна задача создания эффективного источника излучения. Область спектральной чувствительности данной реакции, определенная по методу использования набора квазимонохроматичных источников излучения (табл. 17.5), находится в диапазоне 400—600 нм, преимущественно в желто-зеленой области 500—600 нм [17.20]. Вредным действием обладает УФ излучение, приводящее к налипанию конечных продуктов реакции на светопропускающих стейках облучателя н последующему затуханию процесса. Поэто-
440
Облучательные светотехнические установки
(Разд. 17
му УФ излучение при фотоиитрозироваиии лактамов необходимо отфильтровывать. Была разработана серия эффективных ртутно-таллиевых облучателей для фото-нитрозирования лактамов. Опытно-промышлениый реактор фотосинтеза лактамов представляет собой аппарат
7
0,75 0,5 0,25
О 12 3 4- pit'*,)
Рис 17.9. Зависимость коэффициента использования потока излучения цилиндрического источника от параметров слоя реагирующей среды для значений р—а/?о/2—0,01 -т-1,0: xt—2R\/Ra—
—3.0-9.0 н х — где а — показатель поглощения сре-
ды; Я», /?,. R — раднусы источника излучения, теплоизолирующего слоя н слоя реагирующей среды.
прямоугольного сечения, в котором облучатели (32 шт.) расположены в шахматном порядке и под каждым из них размещено барботирующее устройство. Равномерное размещение облучателей с правильно выбранным расстоянием между ними обеспечивает оптимальное заполнение объема реактора и высокий коэффициент использования лучистой энергии.
Другим примером объемного фотохимического процесса являются процессы сульфохлорирования и суль-фоокисления углеводородов. Указанные процессы используются в производстве алкилсульфонатов из парафинов, иа основе которых выпускаются различные моющие средства и эмульгаторы для получения поливинилхлоридной смолы и латексных каучуков. В данном процес-ее используются облучатели разборного типа с РЛВД (см. рис. 17.8, б) во внешней защитной колбе из кварцевого стекла.
17.3.2. УСТАНОВКИ ДЛЯ ПОВЕРХНОСТНЫХ ФОТОХИМИЧЕСКИХ ПРОЦЕССОВ
Поверхностный фотохимический процесс происходит в тонком слое у поверхности среды, напрнмер УФ отверждение слоя лакокрасочного покрытия, образование скрытого фотографического изображения в светочувствительном слое н т. п. Последний процесс применяется в фотографии и репрографии [17.22,- 17.23), фотолитографии и полиграфии [17.24, 17.25, 17.26]. В средствах репрографии используются также внутренний фотоэффект (электрофотография) и ИК нагрев (термография).
Спектральная чувствительность указанных поверхностных фотохимических процессов максимальна в области ближнего УФ и коротковолнового видимого излучения. В табл. 17.6 представлена область спектральной чувствительности наиболее распространенных в настоящее время процессов [17.27]. Большинство процессов имеет однокваитовый характер, хотя созданы фоточувствительные композиции, у которых зависимость скорости фотопроцесса от облученности отклоняется от линейной. Так, в процессах фотоструктурироваиия (иапример, в процессе сшивания циклокаучука при изготовлении фоторезистов) показатель нелинейности может достигать нескольких единиц и даже десятков [17.26].
