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安全與綠色發(fā)展已成為世界化工行業(yè)發(fā)展的新趨勢(shì),在這種趨勢(shì)下,微通道反應(yīng)技術(shù)依靠其特別的優(yōu)勢(shì)成為國(guó)內(nèi)外精細(xì)化工行業(yè)的研究熱點(diǎn)。典型微通道反應(yīng)技術(shù)的特征是在幾十到幾百微米的通道內(nèi)進(jìn)行化學(xué)反應(yīng)。特征尺度的微型化為其從微尺度上理解“三傳一反”的(動(dòng)量傳遞、熱量傳遞、質(zhì)量傳遞、化學(xué)反應(yīng)過(guò)程)規(guī)律提供了指導(dǎo)。然而,為了實(shí)現(xiàn)微通道反應(yīng)技術(shù)的工業(yè)化應(yīng)用,其通道尺寸早已達(dá)到了毫米級(jí),得益于先進(jìn)的通道內(nèi)結(jié)構(gòu)設(shè)計(jì),在實(shí)現(xiàn)高通量的同時(shí)仍能實(shí)現(xiàn)良好的傳質(zhì)與傳熱性能。同時(shí)具有微量和連續(xù)流動(dòng)優(yōu)點(diǎn)的微通道反應(yīng)技術(shù)不僅將產(chǎn)能和設(shè)備體積脫鉤,而且將產(chǎn)能與生產(chǎn)效率有效結(jié)合,為精細(xì)化工本質(zhì)安全水平及其經(jīng)濟(jì)性的提高開辟了新道路。
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(xiǎn),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(huì)解決這個(gè)問(wèn)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(guò)微反應(yīng)器和微填充床即可完成反應(yīng)。當(dāng)然難點(diǎn)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(dòng),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(guò)程也較為復(fù)雜,但是考慮到醫(yī)i藥行業(yè)的特點(diǎn),對(duì)成本要求比較低,可以做的較快。
與傳統(tǒng)化工技術(shù)相比,微化工技術(shù)有哪些優(yōu)點(diǎn)?
微化工技術(shù)與傳統(tǒng)化工技術(shù)相比,在實(shí)現(xiàn)連續(xù)化生產(chǎn)、安全性能、環(huán)保治理、轉(zhuǎn)化率和收率上,都有著大的優(yōu)越性,微化工設(shè)備具有高傳遞速率、可平行放大、安全性高、易于控制等優(yōu)點(diǎn),可實(shí)現(xiàn)化工過(guò)程的連續(xù)和高度集成的生產(chǎn)要求。
該技術(shù)能夠?qū)ζ溥M(jìn)行控制,提高用量配置的準(zhǔn)確性,具有較強(qiáng)可靠性與安全性?;瘜W(xué)反應(yīng)性質(zhì)比較特殊,容易在反應(yīng)中發(fā)生boom,在自由基發(fā)生boom之后,可以有效控制其后果,而部分化學(xué)反應(yīng)的安全性比較低,可以保證其順利進(jìn)行,有利于分布生產(chǎn),化學(xué)原料成本與相關(guān)設(shè)備都比較缺乏,并且對(duì)其有著比較高的要求,要在較短時(shí)間中將其聚齊有著較大難度,而微化工技術(shù)的應(yīng)用可以有效處理該問(wèn)題,實(shí)現(xiàn)人與自然友好相處的目的,通過(guò)應(yīng)用化工技術(shù),降低化學(xué)成本,減少生產(chǎn)的廢物數(shù)量。
微通道反應(yīng)器特別的結(jié)構(gòu)賦予其一系列的性能,故被應(yīng)用于許多領(lǐng)域。例如,氨基甲酸酯的多步化學(xué)合成可以通過(guò)連續(xù)性工藝來(lái)實(shí)現(xiàn),其中包括分步反應(yīng)工序和反應(yīng)步驟間的兩步分離工序。通過(guò)使用一系列串聯(lián)的由三個(gè)微通道反應(yīng)器和兩個(gè)相分離器組成的反應(yīng)裝置,可以在一個(gè)緊湊型芯片基的工藝系統(tǒng)中實(shí)現(xiàn)溶劑轉(zhuǎn)換、危險(xiǎn)中間產(chǎn)物原位生產(chǎn)和消耗、高能量化學(xué)品的安全處理以及化學(xué)品的小批量生產(chǎn)。因此,可以用于快速及放熱反應(yīng)、工業(yè)環(huán)境拓展等方面。