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[摘 要]微反应技术是现代化学工业之中的新型研究学科,其因为在精细化工之中突出的应用优势,得到了世界范围内的广泛关注。这一技术在精细化工之中的应用,能够有效调整化工产业结构,优化化工工业产能,进而实现更高的经济效益。文章主要研究微反应器技术在精细化工中的应用。
[关键词]微反应技术;精细化工;微反应器
中图分类号:S689 文献标识码:A 文章编号:1009-914X(2018)16-0217-01
引言
精细化工是一种原料的化学加工公环节,在日用化工、药品生产,高科技产品加工之中具有非常重要的实际应用价值,对化工工业的生产效率以及生产质量具有直接的影响。微反应器的有机应用,可以使精细化工加工工艺更加的精准、可控。现阶段,对微反应器的应用已经成为了化工产业的重点研究课题。
1 微反应器在精细化工之中的应用优势
微反应器是一种现代化的反应器技术类型,其在精细化工之中的应用,能够有效提高加工效率,提高生产质量,具有非常突出的实际应用价值。从技术的层面上进行分析,微反应器在精细化工之中的应用优势,是由其结构特征决定的。
1.1 小试工艺可以直接放大
现阶段,在精细化工工艺之中,间歇式反应器的应用还比较普遍,其工作原理就是通过小试工艺放大反应釜[1]。由于不同介质之间传热性质的差异性,一般需要使用实验的方式对反应器进行放大修改。而通过微反应器技术的应用,不需要对微通道的特征尺寸进行扩大,只需要对微通道的数量进行增加,就可以有机的实现工艺放大。也就是说,小试的最佳反应条件可以不进行修改,直接进入生产过程。由于其普通反应器的放大工艺流程,因此,在极大程度上降低了产品的生产周期,可以节约极大一部分成本。这一特性,对于制药行业的生产具有非常重要的实际意义。
1.2 精准控制反应时间
传统的单锅反应,需要不断的滴加反应物,以此避免过于剧烈反应的发生。这一生产工艺,会导致先加入的反应物质在反应过程中停留过多的时间。在很多化学反应类型之中,反应物长时间的停留,会导致一定副作用的产生。而通过微反应器技术的应用,可以通过微通道之中的连续性反应代替不断添加反应物的反应方式。这也就意味着,在生产的过程中可以对物料在反应之中的存留时间进行有机的控制。简单来说,就是当化学反应达到最佳条件之后,会直接终止反应或进入到下一个反应阶段。如此,就非常有效的消除了因为反应物质在反应过程中长时间存留引发的副作用。
1.3 精准的配比混合
对于一些反应物料的反应过程,需要非常快速并且精准的混合。如果混合的不够均匀,会导致在局部区域出现配比过量的问题,导致反应物的长时间存在,进而出现副作用。这一问题在传统的常规反应模式之中几乎是不可避免的。而微反应器的微反应通道在直径方面可以达到数十微米的程度,能够实现完全的精准、快速混合,在极大程度上避免了副作用的产生。
1.4 精准控制反应温度
与传统的常规反应器相比,微反应器的表面积更大,因此其换热效率也相对较高。假设在反应的过程中,瞬间释放出了大量的热量,反应器也可以进行安全的移除,将反应温度维持在一定的设定范围之中,保证反应过程的顺利完成。而若是使用常规反应器进行反应控制,一旦出现较强的热量释放,会导致反应器之中的换热效率以及混合速率相对降低。如此,会在一定程度上导致局部的过热反应,进而造成副作用,使选择性以及收率也随之下降。
2 微反应器技术在精细化工中的应用
经过上述分析,可以基本明确,微反应器技术是一种现代化的化学反应器技术,与传统的常规反应器相比,其具有更加突出的控制性,能够对反应器的反应过程进行更加精细的控制,保证生产的安全性以及操作性。简单来说,微反应器技术在精细化工之中的应用,能够有效提高生产反应过程的反映速率以及反应质量,使企业能够获得更多的经济利益。对此,相关企业以及工作人员,应该树立创新的发展观念,积极实践,探索微反应器技术在精细化工之中的有机应用,以此实现更加稳定的反应加工,促进企业的可持续发展。
2.1 金属有机化学反应以及低温反应
有机化学反应具有多元化的特点,其需要在极低温的条件下才能够正常的进行反应[2]。如果反应环境的温度超过了设定的最高值,就会导致反应物质在反应过程中存留的时间过长,进而形成某种副作用。这一反应过程是比较繁琐的,虽然说在实验室中能够简单的实现,但是在生产的过程中却存在非常大的难度。对于这一类反映,可以有机的应用微反应技术来完成。例如:在Grinard试剂与硼酸酯反应生成苯基硼酸的反应过程中,需要在零下35摄氏度到零下55摄氏度之间进行反应,如此,才能够防止反应副作用的产生。而在微反应器之中进行实验,字需要50摄氏度左右的环境,就能够实现22摄氏度的反应效果。也就是说,微反应器的应用有效的降低了反应所需的温度,有利于保证反应过程中的操作性,实现更好的反应效益。
2.2 高温易失控反应
高溫易失控反应有一个非常明显的共性,在反应条件不达到某种程度的情况下,不能引发反应。并且,若反应条件高于这一反应标准,就会在极大程度上导致反应失控[3]。在常规反应器之中,针对这种反应类型主要是通过不断的添加反应物料来实现反应控制,同时,在生产的过程中需要规范的安全管理制度对反应进行安全保障。这一方式一方面会降低反应的效率,另一方面,控制行为的可操作性并不强,仍然会在极大程度上出现反应失控问题。而使用微反应器进行反应控制,可以有机的发挥其精准的温度控制能力,保证反应过程的连续性以及稳定性,降低易失控反应的危险性。例如:在进行某硝化反应的过程中,其反应行为剧烈,并且要求温度必须控制在100摄氏度以下,若超过这一温度标准,就会产生副作用。而通过微型反应器实验,可以保证反应在90摄氏度的环境之中连续进行,在极大程度上保证了反应的效率,提高了收率。
2.3 提高反应选择
通过微反应器的应用,能够在极大程度上提高反应的选择,例如:在某种颗粒物的生产过程中,通过微反应器能够得到更加微小的粒径,以及更加狭窄的分布。如此,能够非常有效的提高产品的质量。从化学原理上进行分析,反应物在微反应器的通道之中实现瞬间混合,进而使得晶体或颗粒的生长时间基本上趋于一致,如此,就能够使自由基进行窄的聚合反应。这一反应形式,有效的提高了反应的反应选择,能够在极大程度上达到更好的反应效果。
结束语
综上所述,微反应器技术是一种现代化的化学反应技术类型,其在精细化工之中的应用,能够非常有效的提高反应的控制性以及安全性。对此,相关企业以及工作人员应该积极实践,实现更好的精细化工生产。
参考文献
[1] 陈群.微通道反应技术特点、应用案例及在橡塑精细化工中的应用[A].中国化工学会橡塑产品绿色制造专业委员会、中国化工产业发展研究院、中橡联合工程技术研究院.中国化工学会橡塑产品绿色制造专业委员会微通道反应技术研讨和产业化推进会论文集[C].中国化工学会橡塑产品绿色制造专业委员会、中国化工产业发展研究院、中橡联合工程技术研究院,2016:25.
[2] 张瑛.新兴精细化工讲座第十七章生物工程及其在精细化工中的应用[J].精细石油化工,2015(03):56-60.
[3] 张建民,杨子敬,何忠滢.基于微反应器技术的精细化工中发展以及应用分析[J].经济问题探索,2015(12):152-158.
[关键词]微反应技术;精细化工;微反应器
中图分类号:S689 文献标识码:A 文章编号:1009-914X(2018)16-0217-01
引言
精细化工是一种原料的化学加工公环节,在日用化工、药品生产,高科技产品加工之中具有非常重要的实际应用价值,对化工工业的生产效率以及生产质量具有直接的影响。微反应器的有机应用,可以使精细化工加工工艺更加的精准、可控。现阶段,对微反应器的应用已经成为了化工产业的重点研究课题。
1 微反应器在精细化工之中的应用优势
微反应器是一种现代化的反应器技术类型,其在精细化工之中的应用,能够有效提高加工效率,提高生产质量,具有非常突出的实际应用价值。从技术的层面上进行分析,微反应器在精细化工之中的应用优势,是由其结构特征决定的。
1.1 小试工艺可以直接放大
现阶段,在精细化工工艺之中,间歇式反应器的应用还比较普遍,其工作原理就是通过小试工艺放大反应釜[1]。由于不同介质之间传热性质的差异性,一般需要使用实验的方式对反应器进行放大修改。而通过微反应器技术的应用,不需要对微通道的特征尺寸进行扩大,只需要对微通道的数量进行增加,就可以有机的实现工艺放大。也就是说,小试的最佳反应条件可以不进行修改,直接进入生产过程。由于其普通反应器的放大工艺流程,因此,在极大程度上降低了产品的生产周期,可以节约极大一部分成本。这一特性,对于制药行业的生产具有非常重要的实际意义。
1.2 精准控制反应时间
传统的单锅反应,需要不断的滴加反应物,以此避免过于剧烈反应的发生。这一生产工艺,会导致先加入的反应物质在反应过程中停留过多的时间。在很多化学反应类型之中,反应物长时间的停留,会导致一定副作用的产生。而通过微反应器技术的应用,可以通过微通道之中的连续性反应代替不断添加反应物的反应方式。这也就意味着,在生产的过程中可以对物料在反应之中的存留时间进行有机的控制。简单来说,就是当化学反应达到最佳条件之后,会直接终止反应或进入到下一个反应阶段。如此,就非常有效的消除了因为反应物质在反应过程中长时间存留引发的副作用。
1.3 精准的配比混合
对于一些反应物料的反应过程,需要非常快速并且精准的混合。如果混合的不够均匀,会导致在局部区域出现配比过量的问题,导致反应物的长时间存在,进而出现副作用。这一问题在传统的常规反应模式之中几乎是不可避免的。而微反应器的微反应通道在直径方面可以达到数十微米的程度,能够实现完全的精准、快速混合,在极大程度上避免了副作用的产生。
1.4 精准控制反应温度
与传统的常规反应器相比,微反应器的表面积更大,因此其换热效率也相对较高。假设在反应的过程中,瞬间释放出了大量的热量,反应器也可以进行安全的移除,将反应温度维持在一定的设定范围之中,保证反应过程的顺利完成。而若是使用常规反应器进行反应控制,一旦出现较强的热量释放,会导致反应器之中的换热效率以及混合速率相对降低。如此,会在一定程度上导致局部的过热反应,进而造成副作用,使选择性以及收率也随之下降。
2 微反应器技术在精细化工中的应用
经过上述分析,可以基本明确,微反应器技术是一种现代化的化学反应器技术,与传统的常规反应器相比,其具有更加突出的控制性,能够对反应器的反应过程进行更加精细的控制,保证生产的安全性以及操作性。简单来说,微反应器技术在精细化工之中的应用,能够有效提高生产反应过程的反映速率以及反应质量,使企业能够获得更多的经济利益。对此,相关企业以及工作人员,应该树立创新的发展观念,积极实践,探索微反应器技术在精细化工之中的有机应用,以此实现更加稳定的反应加工,促进企业的可持续发展。
2.1 金属有机化学反应以及低温反应
有机化学反应具有多元化的特点,其需要在极低温的条件下才能够正常的进行反应[2]。如果反应环境的温度超过了设定的最高值,就会导致反应物质在反应过程中存留的时间过长,进而形成某种副作用。这一反应过程是比较繁琐的,虽然说在实验室中能够简单的实现,但是在生产的过程中却存在非常大的难度。对于这一类反映,可以有机的应用微反应技术来完成。例如:在Grinard试剂与硼酸酯反应生成苯基硼酸的反应过程中,需要在零下35摄氏度到零下55摄氏度之间进行反应,如此,才能够防止反应副作用的产生。而在微反应器之中进行实验,字需要50摄氏度左右的环境,就能够实现22摄氏度的反应效果。也就是说,微反应器的应用有效的降低了反应所需的温度,有利于保证反应过程中的操作性,实现更好的反应效益。
2.2 高温易失控反应
高溫易失控反应有一个非常明显的共性,在反应条件不达到某种程度的情况下,不能引发反应。并且,若反应条件高于这一反应标准,就会在极大程度上导致反应失控[3]。在常规反应器之中,针对这种反应类型主要是通过不断的添加反应物料来实现反应控制,同时,在生产的过程中需要规范的安全管理制度对反应进行安全保障。这一方式一方面会降低反应的效率,另一方面,控制行为的可操作性并不强,仍然会在极大程度上出现反应失控问题。而使用微反应器进行反应控制,可以有机的发挥其精准的温度控制能力,保证反应过程的连续性以及稳定性,降低易失控反应的危险性。例如:在进行某硝化反应的过程中,其反应行为剧烈,并且要求温度必须控制在100摄氏度以下,若超过这一温度标准,就会产生副作用。而通过微型反应器实验,可以保证反应在90摄氏度的环境之中连续进行,在极大程度上保证了反应的效率,提高了收率。
2.3 提高反应选择
通过微反应器的应用,能够在极大程度上提高反应的选择,例如:在某种颗粒物的生产过程中,通过微反应器能够得到更加微小的粒径,以及更加狭窄的分布。如此,能够非常有效的提高产品的质量。从化学原理上进行分析,反应物在微反应器的通道之中实现瞬间混合,进而使得晶体或颗粒的生长时间基本上趋于一致,如此,就能够使自由基进行窄的聚合反应。这一反应形式,有效的提高了反应的反应选择,能够在极大程度上达到更好的反应效果。
结束语
综上所述,微反应器技术是一种现代化的化学反应技术类型,其在精细化工之中的应用,能够非常有效的提高反应的控制性以及安全性。对此,相关企业以及工作人员应该积极实践,实现更好的精细化工生产。
参考文献
[1] 陈群.微通道反应技术特点、应用案例及在橡塑精细化工中的应用[A].中国化工学会橡塑产品绿色制造专业委员会、中国化工产业发展研究院、中橡联合工程技术研究院.中国化工学会橡塑产品绿色制造专业委员会微通道反应技术研讨和产业化推进会论文集[C].中国化工学会橡塑产品绿色制造专业委员会、中国化工产业发展研究院、中橡联合工程技术研究院,2016:25.
[2] 张瑛.新兴精细化工讲座第十七章生物工程及其在精细化工中的应用[J].精细石油化工,2015(03):56-60.
[3] 张建民,杨子敬,何忠滢.基于微反应器技术的精细化工中发展以及应用分析[J].经济问题探索,2015(12):152-158.