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          3. 

            微反应器技术介绍


            微反应器介绍:

            微反应器

            图一. 微反应器

            对于大规模化学品生产来说,单一的连续生产的工厂早已被证明是最经济的。然而,一些医药和农业企业,由于其相对产量较低,并且大部分产品生命周期较短,为了节约资本投入一般都采用多功能性工厂。到目前为止,多用途意味着间歇性反应器,一个基于连续工艺技术的多功能工厂反而在精细化工和制药行业的占有优势。

              这种设备既具备大规模化工产业连续生产的效率,有满足了精细化工领域所需的设备灵活性以及多功能性。在这里我们主要是研究目前现有的工艺中可以从连续生产工艺获益多少,另外,也讨论了连续性反应器要求。特别说明的是,微反应器十分符合相对产量较低的精细化工行业的要求。由于各有优势,所以就出现了对连续生产与间歇生产的成本分析。

            微反应器是一种单元反应界面宽度为微米量级的微型化的化学反应系统,是90年代兴起的微化工技术。它与微换热技术、微混合技术经常一起使用。

            玻璃材料微反应器

            图二.玻璃材质微反应器

            微反应器的优势:

            (1)可以提升选择性和安全性差的间歇工艺;

            (2)方便在线检测, 产品质量可控;

            (3)工艺设置和规模的灵活性高, 方便工艺优化和放大;

            (4)可以与其它工艺技术如光化学、微波化学(或传统批次工艺)和连

            续分离工艺有机集成或联合使用;

            (5)处理好衔接技术后(如中间体预处理、溶剂切换和试剂兼容性等

            问题), 可以实现连续多步流动合成的复杂工艺。

             

            微反应器的特点:

            l  通道内流动为层流。

            l  比表面积大,传热能力强,控温容易。

            l  分子扩散距离短,传质快。

            l  可实现“数增放大”,无放大效应。

            适用于:

            1. 强放热反应;

            2. 快反应;

            3. 易燃易爆反应。

            微反应器在有机合成中的应用:

            作为微反应技术与化学合成的交叉学科, 不断发展的流动化学技术已经实现了从早期的某些特定反应可行性概念的验证到多步连续复杂合成的跨越. 尤其在药物合成方面, 越来越多的知名国际制药企业改变过去严加保密的策略而开始公开发展该技术。精细化工/制药行业中30%的反应都可能受益于主要基于微反应器技的连续工艺。然而,经常存在的一个固相妨碍了这一技术作为一个用途解决方案广泛应用。对于小规模生产,加快研发进度以及避放大规模生产出现问题是采用这一技术的主要驱动力,另一方面,对于大规模生产来说,采用一技术的主要动力在于增加产量并且确保安全,但是增加的产量所得必须以平衡用于开发新技术所增加的资本支出。

            传统反应釜的优劣势:

            优势:灵活,应用范围广

            劣势:不能适应反应具体要求, 反应效率低,反应时间分布宽, 温度和浓度不均匀, 反应温度控制困难,操作安全性差,辅助操作时间长。

            微通道反应器的优势:

            微反应技术= 微型反应通道+ 连续流动

            优势:适应反应具体要求, 反应效率高,模块化,灵活、精确控制反应条件, 安全性高。