連續(xù)流微通道反應(yīng)器介紹
連續(xù)流微通道反應(yīng)器可以在各種不同的反應(yīng)器類型和條件下進行反應(yīng),模塊化系統(tǒng)組件靈活且易于使用,微反應(yīng)系統(tǒng)靈活能適應(yīng)不斷變化的研究需求;系統(tǒng)高效允許每個用戶完成更多工作;提供一流的流量和溫度控制精度確保結(jié)果的可重復(fù)性;系統(tǒng)可靠、使用方便,用戶花時間考慮化學(xué)反應(yīng),而不是系統(tǒng)。將批量生產(chǎn)轉(zhuǎn)為連續(xù)流程生產(chǎn),能夠更好解決爆炸、效率低、污染嚴重、能耗大的重大隱患。
流動化學(xué)具有改善反應(yīng)時間、精準的溫度控制、多步合成、提高選擇性等優(yōu)勢。在化學(xué)中,溫度是實現(xiàn)反應(yīng)所需活化能的最重要的物理參數(shù)。根據(jù)阿倫尼烏斯方程,溫度每升高10°C反應(yīng)速率就會加倍。流動化學(xué)方法因能夠精確控制反應(yīng)溫度,所以可以更好控制反應(yīng)的結(jié)果。流動化學(xué)反應(yīng)器通常采用HPLC部件。背壓調(diào)節(jié)閥對反應(yīng)混合物的流動產(chǎn)生阻力,可產(chǎn)生高壓。結(jié)合快速傳熱,這意味著我們可以將低沸點溶劑加熱至超過其沸點。這種方式可以避免使用難以去除且昂貴高沸點溶劑。此外,流動反應(yīng)器另一附加優(yōu)點是可以使用非偶極矩溶劑。
流動化學(xué)反應(yīng)器是一種經(jīng)過驗證、更安全、更高效、更耐用、更安全、高效、節(jié)省成本且可靠的替代化學(xué)處理的傳統(tǒng)間歇設(shè)備。微反應(yīng)器具有顯著節(jié)省空間、成本和時間,同時還提高純度、增加產(chǎn)量并顯著改善藥品生產(chǎn)過程的質(zhì)量、生產(chǎn)信心和經(jīng)濟性。
采用連續(xù)流微通道反應(yīng)器好處:
.更好的過程控制、更高的產(chǎn)品收率和純度、更短的反應(yīng)時間和更少的浪費。
.結(jié)構(gòu)緊湊、高效和模塊化的反應(yīng)器設(shè)計,具有良好的可擴展性。
.更好、更一致的產(chǎn)品和工藝質(zhì)量。
.更小的物理占地面積,從而降低資本、運營和維護成本。
.卓越的混合、增強的傳熱和傳質(zhì)、寬泛的壓力和溫度操作控制。
·“即插即用”模塊化設(shè)備,較低的資本投資。
.減少對環(huán)境的影響。
微通道反應(yīng)器顯著特點:
.微通道結(jié)構(gòu)實現(xiàn)更好混合效果
.適用于混溶、不混溶的液體和氣體的混合
.比表面積大
·優(yōu)良的傳熱傳質(zhì)
·易于清潔、安全性
.快速和放熱反應(yīng)的理想選擇
.連續(xù)流動可行性研究的篩選工具
主要應(yīng)用領(lǐng)域&反應(yīng)類型
混溶的液體或不混溶的液體或氣體的混合,使不混溶的流體或氣體在液體中分散,并進行非??焖?、放熱和均相的反應(yīng)。
1.連續(xù)流動化學(xué)-微通道反應(yīng)器工藝
微反應(yīng)工藝,即采用微通道反應(yīng)器代替?zhèn)鹘y(tǒng)的化學(xué)反應(yīng)器進行化學(xué)反應(yīng)的工藝,并實現(xiàn)工業(yè)生產(chǎn)的技術(shù)。
微流體工藝過程連續(xù),系統(tǒng)密閉,瞬間反應(yīng)物料量小,可精確控制反應(yīng)條件自動控制程度高,實現(xiàn)了反應(yīng)過程。
近年來微流體技術(shù)的快速發(fā)展。已經(jīng)在化學(xué)、中間體及生命科學(xué)等領(lǐng)域上造成革命性的沖擊。據(jù)不完全統(tǒng)計,在精細化工反應(yīng)中,大約有20%的反應(yīng)可以通過采用微流體化工技術(shù)。相信未來將會有更多的反應(yīng)可以通過該技術(shù)實現(xiàn)。
在收率、選擇性或安全性等方面得到提高。微化工技術(shù)可用于高效換熱、高效混合、強放熱反應(yīng)過程,高附加值精細化學(xué)品、劇毒物質(zhì)、超細/納米顆粒以及高能炸藥的生產(chǎn)過程。
在目前世界范圍資源日趨減少,環(huán)境問題越來越嚴重的情況下,微反應(yīng)技術(shù)可以打造更安全、更環(huán)保、更高效的化學(xué)產(chǎn)品的生產(chǎn)之路,對于未來化工行業(yè)的發(fā)展具有十分重大的意義。
2.連續(xù)流動化學(xué)-微通道反應(yīng)器技術(shù)原理及優(yōu)勢
微反應(yīng)化工工藝有利于實現(xiàn)“更好”“更快”“更便宜”“更安全”“更環(huán)?!被瘜W(xué)反應(yīng)過程。更高的產(chǎn)率和更好的選擇性是微反應(yīng)工藝的主要目標。
基本原理:
通過特殊設(shè)計的微結(jié)構(gòu)單元對流經(jīng)的反應(yīng)流體進行切割,實現(xiàn)反應(yīng)流體見以微米時空尺寸,甚至更小進行混合和換熱。與傳統(tǒng)化工技術(shù)相同,微化工技術(shù)也使用反應(yīng)器、混合器、換熱器等單元組件。
技術(shù)優(yōu)勢:
同傳統(tǒng)化工工藝相比,微化工工藝微反應(yīng)工藝實現(xiàn)了對傳質(zhì)傳熱的真正強化,使化學(xué)過程:
(1)傳質(zhì)傳熱快:微反應(yīng)器能使化學(xué)反應(yīng)速率接近他們的動力學(xué)極限,比表面積大,擴散距離短,傳遞速率高;傳質(zhì)傳熱效率較常規(guī)設(shè)備提高2-3個數(shù)量級;
(2)收率高:精確控制停留時間與反應(yīng)溫度,減少副產(chǎn)物,提高選擇性和收率,簡化工藝,提高產(chǎn)能;
(3)安全環(huán)保:反應(yīng)過程密閉連續(xù),瞬間持有量小,自動化控制程度高,可精確控制反應(yīng);
(4)經(jīng)濟節(jié)能:數(shù)增放大,無放大效應(yīng),轉(zhuǎn)化周期短;占地面積小,大大降低投資成本及能耗;
3.連續(xù)流動化學(xué)-微通道反應(yīng)器應(yīng)用領(lǐng)域
微反應(yīng)器目前主要應(yīng)用于:精細化工(農(nóng)藥、染料、助劑、香精香料)、醫(yī)藥中間體、納米材料、高分子材料等。
微反應(yīng)器主要應(yīng)用反應(yīng)類型:快速反應(yīng)、瞬間反應(yīng)、強放熱反應(yīng)、傳質(zhì)控制反應(yīng)(液液非均相、氣液非均相)、反應(yīng)時間敏感(不穩(wěn)定中間體、不穩(wěn)定產(chǎn)品)、工藝難放大體系等。
微通道反應(yīng)器具有獨特的內(nèi)部結(jié)構(gòu),能夠改善流體的混合,增強傳質(zhì)和提高總傳熱效率,因此適用于多相反應(yīng)以及高風險或惡劣條件下的反應(yīng)高溫、低溫等條件。
微反應(yīng)器設(shè)備特點:
(1)適用于黏度0-100cp范圍的液液反應(yīng);
(2)比表面積大;
(3)模塊化、可靈活擴展??梢詫崿F(xiàn)多個反應(yīng)模塊串/并聯(lián)任意組合,延長停留時間,可用于多種原料同時或分批進料,實現(xiàn)一步或多步連續(xù)化反應(yīng);
(4)可以實現(xiàn)多段控溫,根據(jù)不同反應(yīng)條件進行多端溫度控制;
(5)反應(yīng)過程的溫度可選擇由無紙記錄儀或者PLC控制系統(tǒng)記錄并輸出;
(6)反應(yīng)過程中有反應(yīng)壓力安全保護裝置;
(7)可以選配高氣相分壓液體輔助輸送裝置,保證介質(zhì)的輸送精度;
(8)良好的傳熱、傳質(zhì)
適用工藝范圍:
1、快速的強放熱、吸熱反應(yīng),高溫、高壓反應(yīng);
2、 要求快速均勻混合達到濃度均一的反應(yīng);
3、涉及不穩(wěn)定中間產(chǎn)物或存在多種連串副反應(yīng)的反應(yīng);
4、要求精確控制反應(yīng)工藝參數(shù)(如溫度、壓力、摩爾比、反應(yīng)時間)的反應(yīng);
5、涉及危險化學(xué)品或高溫高壓的反應(yīng);
6、要求工藝穩(wěn)定、可重復(fù)性好的反應(yīng);
7、要求高摩爾收率的反應(yīng);
8、要求減少溶劑比例的反應(yīng);
9、放大效應(yīng)或批次量限制無法大規(guī)模生產(chǎn)的反應(yīng);
10、嚴格控制光化學(xué)純度的反應(yīng);
11、要求縮短反應(yīng)時間、降低能耗的反應(yīng);
12、將批量生產(chǎn)轉(zhuǎn)為連續(xù)生產(chǎn),解決了爆炸、效率低、污染嚴重、能耗大的重大隱患。連續(xù)化裝備常規(guī)由四大部分組成:反應(yīng)系統(tǒng)、換熱系統(tǒng)、反饋和調(diào)節(jié)系統(tǒng)、框架系統(tǒng)。
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