微反應器技術(shù)介紹
微反應器介紹:
圖一. 微反應器
對于大規?;瘜W(xué)品生產(chǎn)來(lái)說(shuō),單一的連續生產(chǎn)的工廠(chǎng)早已被證明是最經(jīng)濟的。然而,一些醫藥和農業(yè)企業(yè),由于其相對產(chǎn)量較低,并且大部分產(chǎn)品生命周期較短,為了節約資本投入一般都采用多功能性工廠(chǎng)。到目前為止,多用途意味著(zhù)間歇性反應器,一個(gè)基于連續工藝技術(shù)的多功能工廠(chǎng)反而在精細化工和制藥行業(yè)的占有優(yōu)勢。
? ?這種設備既具備大規?;ぎa(chǎn)業(yè)連續生產(chǎn)的效率,有滿(mǎn)足了精細化工領(lǐng)域所需的設備靈活性以及多功能性。在這里我們主要是研究目前現有的工藝中可以從連續生產(chǎn)工藝獲益多少,另外,也討論了連續性反應器要求。特別說(shuō)明的是,微反應器十分符合相對產(chǎn)量較低的精細化工行業(yè)的要求。由于各有優(yōu)勢,所以就出現了對連續生產(chǎn)與間歇生產(chǎn)的成本分析。
微反應器是一種單元反應界面寬度為微米量級的微型化的化學(xué)反應系統,是90年代興起的微化工技術(shù)。它與微換熱技術(shù)、微混合技術(shù)經(jīng)常一起使用。
圖二.玻璃材質(zhì)微反應器
微反應器的優(yōu)勢:
(1)可以提升選擇性和安全性差的間歇工藝;
(2)方便在線(xiàn)檢測, 產(chǎn)品質(zhì)量可控;
(3)工藝設置和規模的靈活性高, 方便工藝優(yōu)化和放大;
(4)可以與其它工藝技術(shù)如光化學(xué)、微波化學(xué)(或傳統批次工藝)和連
續分離工藝有機集成或聯(lián)合使用;
(5)處理好銜接技術(shù)后(如中間體預處理、溶劑切換和試劑兼容性等
問(wèn)題), 可以實(shí)現連續多步流動(dòng)合成的復雜工藝。
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微反應器的特點(diǎn):
l? 通道內流動(dòng)為層流。
l? 比表面積大,傳熱能力強,控溫容易。
l? 分子擴散距離短,傳質(zhì)快。
l? 可實(shí)現“數增放大”,無(wú)放大效應。
適用于:
1. 強放熱反應;
2. 快反應;
3. 易燃易爆反應。
微反應器在有機合成中的應用:
作為微反應技術(shù)與化學(xué)合成的交叉學(xué)科, 不斷發(fā)展的流動(dòng)化學(xué)技術(shù)已經(jīng)實(shí)現了從早期的某些特定反應可行性概念的驗證到多步連續復雜合成的跨越. 尤其在藥物合成方面, 越來(lái)越多的知名國際制藥企業(yè)改變過(guò)去嚴加保密的策略而開(kāi)始公開(kāi)發(fā)展該技術(shù)。精細化工/制藥行業(yè)中30%的反應都可能受益于主要基于微反應器技的連續工藝。然而,經(jīng)常存在的一個(gè)固相妨礙了這一技術(shù)作為一個(gè)用途解決方案廣泛應用。對于小規模生產(chǎn),加快研發(fā)進(jìn)度以及避放大規模生產(chǎn)出現問(wèn)題是采用這一技術(shù)的主要驅動(dòng)力,另一方面,對于大規模生產(chǎn)來(lái)說(shuō),采用一技術(shù)的主要動(dòng)力在于增加產(chǎn)量并且確保安全,但是增加的產(chǎn)量所得必須以平衡用于開(kāi)發(fā)新技術(shù)所增加的資本支出。
傳統反應釜的優(yōu)劣勢:
優(yōu)勢:靈活,應用范圍廣
劣勢:不能適應反應具體要求, 反應效率低,反應時(shí)間分布寬, 溫度和濃度不均勻, 反應溫度控制困難,操作安全性差,輔助操作時(shí)間長(cháng)。
微通道反應器的優(yōu)勢:
微反應技術(shù)= 微型反應通道+ 連續流動(dòng)
優(yōu)勢:適應反應具體要求, 反應效率高,模塊化,靈活、精確控制反應條件, 安全性高。?