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微反應(yīng)器的優(yōu)點
(1)準確控制反應(yīng)溫度
對于強放熱反應(yīng),傳統(tǒng)釜式反應(yīng)器由于受體積影響,混合及換熱效率不高,容易出現(xiàn)局部過熱現(xiàn)象,產(chǎn)品收率和選擇性都會下降副產(chǎn)物較多。而在微通道反應(yīng)器內(nèi),比表面積可以達到10 000-50 000,液相傳熱系數(shù)可以達到10 000 W/(m2 K ,出色的傳熱特性使得反應(yīng)溫度能準確控制在一定范圍內(nèi),這對于精細化工中涉及中間產(chǎn)物和熱不穩(wěn)定產(chǎn)物的部分反應(yīng)具有重大意義。
(2)準確控制反應(yīng)時間
在傳統(tǒng)的間歇釜式反應(yīng)器中,為防止反應(yīng)過于劇烈,往往采用逐漸滴加或分批加入反應(yīng)物的方式,來促進反應(yīng)平衡向產(chǎn)物移動,但這也造成了部分反應(yīng)物停留時間過長,產(chǎn)生較多的副產(chǎn)物。而反應(yīng)物在微通道反應(yīng)器中是連續(xù)流動的物料在反應(yīng)條件下的停留時間可以準確控制,一旦達到良好反應(yīng)時間就立即傳遞到下一步或終止反應(yīng),可以有效消除因反應(yīng)時間過長而產(chǎn)生的副產(chǎn)物。
微反應(yīng)器連續(xù)合成化及應(yīng)用
加氫反應(yīng)占所有制藥反應(yīng)類型的約14%。普遍采用的加氫釜很危險,而采用均相加氫,廢物處理又比較難,目前開發(fā)的微填充床技術(shù)將會解決這個問題。把催化劑填充到相應(yīng)的管道固定中,跟微反應(yīng)器結(jié)合,料液和氫氣通過微反應(yīng)器和微填充床即可完成反應(yīng)。當(dāng)然難點也很大。氣液固反應(yīng)是很難的,氣液在微反應(yīng)器中的流動,傳質(zhì)和反應(yīng)行為非常復(fù)雜。但催化劑只要不失活可以一直用,失活后需要開發(fā)再生工藝。前期的催化劑篩選和工藝開發(fā)過程也較為復(fù)雜,但是考慮到醫(yī)i藥行業(yè)的特點,對成本要求比較低,可以做的較快。
不適合的反應(yīng)類型
a、本征動力學(xué)上的慢反應(yīng)。
b、反應(yīng)過程中有大量固體或氣體產(chǎn)生。
c、平衡反應(yīng),過程中需要不斷移除某物質(zhì)。
d、氣相反應(yīng)。
3、如何開發(fā)微反應(yīng)連續(xù)合成工藝
設(shè)備:a、設(shè)計微反應(yīng)器
b、提升反應(yīng)器的混合性能和傳遞性能
c、解決工程放大效應(yīng)
d、構(gòu)建完整的反應(yīng)器系統(tǒng)
工藝:a、動力學(xué)及反應(yīng)機理研究
b、工藝條件設(shè)計
c、流程模擬
d、安全評價
微通道反應(yīng)器使工藝過程更加簡單
微通道反應(yīng)器是微混合器、微換熱器、微控制器、微萃取器、微化學(xué)分析等一系列微型化工設(shè)備的統(tǒng)稱,是利用precise加工技術(shù)制造的特征尺寸在10~1000微米之間的三維結(jié)構(gòu)元件,工藝流體通道在微米級別,可用于進行的化學(xué)反應(yīng)包括換熱、混合、分離、分析和控制等,在化學(xué)化工、精細化工、制藥工業(yè)、生物化學(xué)等領(lǐng)域應(yīng)用廣泛。