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茂金属和后过渡金属催化剂在烯烃聚合过程中展现出了优异的聚合活性和灵活的聚合物结构可控性,以其为催化剂合成的高性能聚烯烃材料极大地促进了国防、能源、医疗和生活等领域技术的快速发展。烷基铝氧烷是该催化体系中最重要的助催化剂,在催化剂活化过程中发挥重要作用。烷基铝氧烷是烷基铝部分水解得到的低分子量齐聚物,基于游离水的合成路线是大规模生产具有普适性和高催化活性产品的重要方法。烷基铝的水解反应是一个存在复杂串并联反应网络的快速强放热反应,烷基铝氧烷是反应过程中的中间产物,在水过量时会进一步水解生成氢氧化铝。此外,烷基铝的化学性质极度活泼,具有高自燃性,因此烷基铝氧烷的合成必须在安全可控的条件下进行。当前间歇合成工艺中面临的反应温度低、反应时间长、收率低和工艺复杂难以控制等关键技术难点亟需解决。高效安全可控的目标为流动化学在烷基铝水解反应中的应用带来了机遇,通过微分散技术突破非均相微观混合对快速反应的限制,精确调控反应物料的配比,来解决串并联反应选择性低的问题,但水解反应生成的气体和固体也带来了挑战。本论文以烷基铝氧烷的合成为出发点,通过3D打印构建了核心微器件并搭建了适用于气-液-固多相反应的流动化学平台,将间歇操作模式转变为连续操作模式,实现了甲基铝氧烷（MAO）、异丁基铝氧烷（IBAO）及异丁基改性的甲基铝氧烷（MMAO）安全化生产,主要研究结论如下:（1）借助高速相机和红外热像仪可视化技术探究了微通道反应器内三甲基铝（TMA）和三异丁基铝（TIBA）的水解反应规律,实时观测了微液滴的消耗和副产物的生成过程,并测量了其水解反应的放热量。对于TMA的水解反应,微米级水滴被TMA瞬间反应,伴随大量气体的释放和少量固体的生成,气体与TMA的摩尔比大于1,固含量小于2wt%,其反应热为-164.63kJ/mol。而TIBA水解反应的反应速率降低,异丁烷气体的释放量大幅减小,气体与TIBA的摩尔比小于0.4,且未观察到固体的生成,其反应热为-143.13 kJ/mol。两种烷基铝的水解反应都是极其快速的过程,TMA因其更高的反应活性使得水解反应更难控制,存在过度水解产生固体副产物的现象。（2）为提高烷基铝水解反应的收率,实现气-液-固多相体系在微通道内的连续化运行,建立了基于微分散和微混合强化技术实现烷基铝氧烷合成的流动化学平台,包含混合、反应、分离和在线检测四个功能化模块。在混合模块中,设计了毛细管式微液滴生成器强化非均相微观混合,微液滴分散尺寸的调控规律表明在2 mL/min的甲苯剪切下产生了 160 μm的单分散微液滴,增大了液-液反应的接触面积;在反应模块中,设计了微型多级串联连续搅拌釜式反应器处理有气-固生成的多相体系,打破微通道内气体柱塞间的阻隔并提高固体处理能力;在分离模块,通过气液固分离器或气液分离器分离溶液中的气体和固体副产物;在在线检测模块中,基于“CFD仿真-3D打印”耦合设计开发了分裂-重组式（SAR）均相微混合器实现产物和络合剂流股的层流混合,通过CFD模拟计算和Villermaux-Dushman反应证明了其良好的混合性能。通过模块的重排和叠加等方式可以端对端地实现MAO、IBAO和MMAO合成到分离的全过程。（3）选取混合、反应和分离模块建立了用于MAO高效合成的流动化学反应平台,单套平台中10 wt%MAO甲苯溶液的产能为1.1吨/年。通过微液滴生成器、微型多级串联连续搅拌釜式反应器和微分离器等核心微器件有效处置有大量气体和少量固体生成的TMA水解反应。系统研究了微液滴尺寸、水铝摩尔比、停留时间、TMA浓度等对反应特性的影响规律,结果表明通过微界面传质强化控制反应原料的配比是提高水解反应收率的有效途径。水和TMA的初始摩尔比是关键控制因素,优选范围为0.7-0.8,此时MAO的单程收率高达45%。TMA进料浓度和停留时间对反应性能的影响较小,为MAO的产能放大提供了理论基础。与双亚胺基吡啶铁系络合物和二氯二茂锆组成的催化体系在催化乙烯聚合时的活性分别为 4880 kg（mol Fe）-1h-1、820 kg（mol Zr）-1h-1。与 Albemarle 市售的MAO产品相比,合成的MAO具有相似的产品结构,在乙烯齐聚中的聚合活性提升30%,与茂金属催化的乙烯聚合活性相当。该流动化学平台具有良好的长期稳定性和本质安全的特性,为处理涉及气-液-固体系的高放热反应提供了指导。（4）基于流动化学平台提出了先TIBA水解合成IBAO,后混合TMA共水解的MMAO合成技术,开发了这两种产品作为聚合过程中MAO的替代催化剂,解决MAO存储稳定性差和其在脂肪族溶剂中溶解性小的问题。首先,提出了基于流动化学平台调控TIBA水解制备IBAO的新工艺,工艺集成了混合、反应、分离和在线检测模块。系统研究了反应温度、水铝摩尔比、停留时间等对反应特性和产品结构及性能的影响规律,在优化的反应条件下IBAO的单程收率达到98%,未观察到固体生成,相比于MAO的合成过程省去了固体处理和产物提纯步骤。IBAO在乙烯齐聚中的聚合活性达5000 kg（molFe）-1h-1。其次,在IBAO合成流程后串联了相同的混合和反应模块,搭建了用于IBAO和TMA混合共水解合成MMAO的流动化学平台,纯MMAO产能约为0.23吨/年。探究了共水解阶段中水和TMA摩尔比、TMA和TIBA的混合摩尔比对反应和产品性能的影响规律。在水和TMA摩尔比为0.75、TMA和TIBA混合摩尔比为2.33的优选条件下,MMAO的整体收率为51%,产品结构和聚合活性与Nouryon生产的MMAO-3A产品相当,以双亚胺基吡啶铁系络合物和二氯二茂锆组成的催化体系在催化乙烯聚合时的活性分别为3430 kg（mol Fe）-1h-1、650 kg（mol Zr）-1h-1。相比于MAO合成过程,烷基基团间的部分交换降低了原料自身活性,提高了 TMA的利用率和产品的稳定性。