微反应器和微化工技术(最新)
微反应器在精细化工领域氧化反应中的应用进展
微反应器在精细化工领域氧化反应中的应用进展
李绪根;王建芝;刘捷;林笑;张程;喻发全
【期刊名称】《化学与生物工程》
【年(卷),期】2022(39)8
【摘要】氧化反应在精细化学品合成过程中占比最大,超过了50%.然而,许多氧化反应中间体的过度氧化难以控制,导致选择性低,反应放热量大,易发生火灾、爆炸、泄漏等安全事故.微反应器具有独特的结构,可实现强化传质、传热,可精确控制反应温度和反应时间.将微反应器应用于氧化反应可提高氧化反应的转化率和选择性,特别是能有效提高生产安全性.对微反应器在精细化工领域氧化反应中的应用进展进行了综述,包括烷烃氧化、烯烃氧化、醇氧化、醛酮氧化、芳香族化合物氧化、胺氧化等,为微反应器的更广泛应用提供了帮助.
【总页数】9页(P1-9)
【作者】李绪根;王建芝;刘捷;林笑;张程;喻发全
【作者单位】武汉工程大学化工与制药学院
【正文语种】中文
【中图分类】TQ05
【相关文献】
1.浅谈精细化工中微反应器的应用
2.精细化工中微反应器的应用初探
3.微反应器技术在精细化工中的应用
4.微反应器技术在精细化工中的应用
5.微反应器技术在精细化工中的应用
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新型化学反应器的研究与应用
新型化学反应器的研究与应用随着科技的不断进步，化学反应器的研究也在不断发展。
新型化学反应器作为一种新兴技术，在化学领域中具有非常广阔的应用前景。
本文将探讨新型化学反应器的研究与应用。
一、新型化学反应器的分类新型化学反应器可以分为多种不同的类型，例如：1. 微反应器（Microreactor）微反应器是一种小型化的反应器，它可以容纳极小的反应物量，提高反应的速率和效率。
微反应器具有良好的传质性能、温度控制能力和反应条件可控性等优点，在化学的合成过程中得到广泛应用。
2. 脉冲管反应器（Pulse Delivery Reactor）脉冲管反应器以脉冲的方式供应反应物，可实现连续的反应过程。
该反应器适用于一些需要在极短时间内完成反应的情况，例如高热、高压等条件下的化学反应。
3. 板式反应器（Flat Plate Reactor）板式反应器是一种采用平板结构的反应器，它具有高效传质和快速纯化的优点。
板式反应器的应用范围很广，例如生物制药、化工、食品加工等领域。
二、新型化学反应器的研究方向现今，新型化学反应器的研究方向主要集中在以下几个方面：1. 反应器的微观尺度化微观尺度的反应器比传统反应器具有更高的效率和控制能力，因此其研究也受到了广泛的关注。
目前，研究人员正在探索使用微机电系统（MEMS）等技术实现反应器的微观尺度化，以加快化学反应的速率和提高反应品的纯度。
2. 反应器的可控性和智能化新型化学反应器应具有更高的反应条件可控性和智能化。
例如，反应器应该能够实现反应条件的实时监测和自动调节，以保证反应过程的稳定性和效率。
为了实现这一目标，研究人员正在研究反应器的自学习能力与预测算法。
3. 反应器的多相流动态模拟虽然多相流动态模拟已经在石油化工和生物制药领域内得到广泛应用，但在化学领域内，其应用范围还较为有限。
因此，将多相流动态模拟技术引入到新型化学反应器的研究中是一个很有前途的方向。
三、新型化学反应器的应用新型化学反应器在许多领域中都有广泛的应用，例如：1. 生物制药新型化学反应器在生物制药领域中有着广泛的应用，例如用于蛋白质分离、多肽合成等。
微通道反应器的高效精细化工时代
微通道反应器的高效精细化工时代微通道连续流反应器技术基于独特的非金属耐腐材质和卓越的传热-传质性能设计，可有效强化合成反应条件，是对传统化工小试和中试生产装备的重大革新，它打开了新时代高效化学研发和生产的窗口。
让化学反应时间从几小时或几十小时缩短到几十秒到几分钟，同时解决强腐蚀、易爆、高能耗、高溶剂消耗和高污染排放等诸多难题，这正是微通道反应器独有的魅力。
微通道反应器技术已应用于医药、农药和染料中间体合成。
常见的应用领域包括选择性硝化、浆态加氢、重氮偶合、磺化、卤化和氧化等反应，以及在材料和催化剂制备中用于纳米材料合成、特种试剂制备如格氏试剂和过氧化试剂等。
微反应器技术，特别是液相微反应器技术最早于上世纪90年代后期在德国出现。
当时根据原子能技术民用化项目的要求，微型机械加工技术以及微通道结构热交换器被用于处理强放热和高危险化学品。
德国在1997年开发成功微米级高硼硅玻璃微通道反应器用于偶氮偶合反应。
微反应器技术很多年来一直徘徊在研发和科研应用阶段，停留在“微小”的流体通量水平上，主要用于实验室小剂量化学合成路线的研究和筛选。
将微反应器优良的传质和传热效能体现在大规模的产业化装置中，一直是该领域的瓶颈。
但现在已经成为具有生产成本优势的工业化利器。
据统计，在精细化工反应中，大约有20%的反应可以通过采用微流体化工技术，在收率、选择性或安全性等方面得到提高。
微化工技术可用于高效换热、高效混合、强放热反应过程，高附加值精细化学品、剧毒物质、超细/纳米颗粒以及高能炸药的生产过程。
微流体化工技术涉及物理、化学、化工、生物、材料、微电子以及微机械加工等诸多领域，学科交叉性强，其基本原理是通过特殊设计的微结构单元对流经的反应流体进行切割，实现反应流体见以微米时空尺寸，甚至更小进行混合和换热。
与传统化工技术相同，微化工技术也使用反应器、混合器、换热器等单元组件。
但同传统化工工艺相比，微化工工艺微反应工艺实现了对传质传热的真正强化，使化学过程更快的传质传热、更好的时空收率、更安全环保、更经济节能、占地面积小，大大降低投资成本及能耗。
微化工技术的应用
微化工技术的应用微化工技术是一种将传统化工过程微型化和集成化的技术。
通过将反应器、分离器、传质器等微型化，可以显著提高反应速率、传质效率和热效率，减少废物排放和能源消耗，从而实现工业生产的高效、环保和可持续发展。
微化工技术已经在多个领域得到应用，本文将以几个典型的应用为例进行介绍。
1. 化学合成中的微化工技术应用在化学合成过程中，微化工技术可以实现反应的快速与高效。
例如，在有机合成中，传统的合成反应需要数小时甚至数天才能完成，而采用微化工技术后，反应时间可以缩短到数分钟甚至数秒钟。
此外，微化工技术还可以实现多相反应的高效进行，减少反应物的浪费和副产物的生成。
通过微化工技术的应用，化学合成过程的效率和选择性得到了显著提高。
2. 药物制造中的微化工技术应用微化工技术在药物制造中具有重要的应用价值。
传统的药物制造过程往往需要多个步骤的反应和分离操作，耗时且效率低下。
而采用微化工技术后，可以将多个步骤的反应和分离操作集成在一个微反应器中，实现一步法合成药物，大大提高了制药过程的效率和产品质量。
此外，微化工技术还可以实现对药物合成过程的实时监测和控制，提高了制药过程的可控性和稳定性。
3. 能源化工中的微化工技术应用能源化工是一个重要的领域，微化工技术在其中的应用也具有重要的意义。
例如，在石油炼制过程中，传统的精馏塔操作存在能耗高、设备大等问题，而采用微化工技术后，可以将精馏过程微型化，减少能耗和设备体积。
另外，微化工技术还可以应用于煤制气和生物质能源的转化过程中，提高能源转化效率和产品选择性。
4. 环境保护中的微化工技术应用微化工技术在环境保护领域也有广泛的应用。
例如，在废水处理中，传统的废水处理工艺存在处理周期长、处理效果差等问题，而采用微化工技术后，可以将废水处理过程微型化，提高处理速度和处理效果。
此外，微化工技术还可以应用于废气处理、固废处理等环境保护领域，实现资源的高效利用和废物的减量化。
微化工技术在化学合成、药物制造、能源化工和环境保护等领域都有广泛的应用，可以提高反应速率、传质效率和热效率，减少废物排放和能源消耗，实现高效、环保和可持续发展。
微反应器技术及其在化工生产中的应用
纳米材料 生产 、有机 合成 、乳液 制备等 领域 ，取得 了非 常 显著 的经济效益 和社会效益 。
本文 以微反应器技术 在几种 化工产 品生 产 中的应用 为 例 ，介绍微反应器技术 的优势 ，并分 析如何 根据 化学反应 特点 ，设计基本工艺路 线 以及选 择关键 微反应 设备 ，从 而 实现工艺 的优化 。
应设 备 ，从 而 实现 ；有机合成 ；乳 液；放 大生产
中 图 分 类 号 ：ＴＱ ５ ，ＴＱ ５ ０１ ０２ 文 献 标 识 码 ：Ａ
０ 引 言
外 ，需要为 随后 的晶核 生长 过程 提供 稳定 、均匀 的环 境 。
器快速降 至成核 温度 以下 ，此后 只发 生 晶核 的生 长过 程 。 生产过程 中对温度 的精确控制能够将成核和生长过程分开 ， 从而 为合成尺寸均一 的纳米颗粒创造 了条件 。 基于模块化微反应器 技术 ，拜耳公 司先 后开发 出多种 纳 米 粉 体 的 合 成 工 艺 ，包 括 无 机 荧 光 纳 米 粉 （ 如 ＬＰ ａ Ｏ４： ｕ ｅ Ｏ Ｅ 、Ｃ Ｐ ４：Ｔ ｂ等） 、量 子 点 （ Ｃ Ｓ 、Ｃ Ｓ 如 Ａ ｅ ｄ、
一
般 而言 ，溶液 的过饱 和度 与反应 物的混合 程度 以及 反应
微反应器从本质上讲是一种管式连续反应器＿ ］ １ ，但是其 体 系的温度密切相 关 ，因此 ，快速 均匀 的混合 、快 速的升 ０ 通道特征尺寸仅为 １ 一１０ ，远远小于常规 的管式反应 温和降温 、以及精确 的反应 时间控制对 产 品的质量 至关重 ０ ００ 器 。—个微反应器的内部结构由很多微通道并联而成 ，可获得
Ｃ 、Ｔ ｅ ｂ阳离子 前驱体 溶 液和 Ｈ。 Ｏ Ｐ ，阴离 子前 驱体溶 液 ； 其次 ，两股物料 在微 混合 器 内按 预设 比例快 速均 匀混 合 ， 混合后 的溶液流经微换 热器快 速升温 至成核温 度 ；然后 反 应溶液流人带有混合 和换热装 置的微反应 器 中进 行纳米 晶 核的生长 。为 了实现成 核与生长 过程 的分离 ，通 常晶体 的 生长温度需等 于或低 于成核温 度 ；最后溶液 流经 微换热 器 快速 降温使反应淬灭 ，得到含有 Ｃ Ｐ ４ ｅ Ｏ ：Ｔｂ 纳米颗粒 的溶 液。整个过程 中，通过调 节反应参 数如 反应 温度 、停 留时 间、浓度等可 以得到 形貌 和尺 寸可 控 的单 分散 纳米 颗粒 。 与传 统批次合成 工艺相 比，该 工艺具有 以下 优点 ：获得 的 产品质量 高 （ 颗粒尺寸在 ２ ｌ Ｏｎｎ以下 、颗粒 尺寸分 布窄） ， 可重复性好 ，设备 体积小 ，安 全性 好 、能耗 低 ，可 以实 现
化学反应工程的新进展与应用
化学反应工程的新进展与应用化学反应工程是利用化学反应原理与工程技术相结合的一种综合性学科。
近年来，随着科技的不断发展，化学反应工程在各个领域都得到了广泛的应用和推广。
在本文中，将主要探讨化学反应工程的新进展和应用。
一、微反应器技术微反应器技术是一种将反应器和微机电系统(MEMS)相结合的新型反应工艺。
采取微反应器可以有效地减少废气、废液和废物的产生，大幅度地降低了能耗和生产成本。
同时，微反应器还有很好的流体控制能力和精细的温度控制能力，能够为化学反应提供更加优化的环境，使反应速率更快，产品质量更高。
二、晶体化学反应晶体化学反应是利用晶体的成长过程，使分子彼此相遇并发生化学反应的一种新型化学反应。
此技术可以有效地改变化学反应的程度和速率，同时具有极高的选择性，适合于那些需要高度纯净和高度复杂的化合物的制备。
晶体化学反应还可以应用在基因测序、药物研发等领域。
三、生物催化剂生物催化剂是指可以促进化学反应发生，同时还可以重复使用，并且不破坏反应物的生物体。
生物催化剂可以极大地降低能耗和源的消耗，同时具有更高的废物降解效率和反应温度控制能力。
生物催化剂已经被广泛应用于染料、食品、医药等领域。
四、多相反应多相反应是一种将反应物与催化剂的物理状态尽可能地加以区分和隔离的化学反应，例如气体与液体、固体与液体等。
多相反应技术可以有效地将反应物彼此隔离，从而加速反应速率，提高产品质量和产量。
多相反应也被广泛应用于石油化工、合成材料及新能源开发等领域。
五、绿色化学合成绿色化学合成是一种以环保、低风险、节能和高效为基础的化学合成技术。
绿色化学合成可以有效地减少或避免污染物的产生，降低毒性和危险性，并且在化学合成过程中的能量和原材料消耗得到最大限度的降低。
绿色化学合成在精细化学品、药品、化妆品和食品添加剂等领域得到了广泛的应用。
综上所述，随着新技术和新理念不断涌现，化学反应工程正在不断地向高效、绿色和环保的方向发展。
科技的不断进步和应用，将极大地改善人们的生活质量和环境，带来更多的人类福祉。
化工生产中的新型反应工程与高效工艺
化工生产中的新型反应工程与高效工艺化工生产一直是工业领域的重要组成部分，其在能源、材料、医药等许多领域都有着重要的应用。
随着科技的不断发展，新型反应工程和高效工艺成为了化工生产领域的热门话题。
本文将从反应工程和工艺两个角度探讨化工生产中的新技术和方法。
一、新型反应工程1. 微反应器技术传统的反应工程往往需要大量的反应物和溶剂，存在环境污染和许多不利因素。
而微反应器技术通过微观通道中的反应，大大减少了反应物和溶剂的用量。
同时，微反应器具有加热和冷却速度快、传热效果好等优点，可以实现更高效的反应。
2. 催化剂设计与优化催化剂是化学反应中的关键因素之一，对催化剂的设计和优化能够提高反应的效率和选择性。
新型催化剂的研究不仅包括催化剂的组成和结构设计，还包括催化剂在反应过程中的失活和再生等问题。
3. 流态床反应器流态床反应器是一种高效的反应器类型，通过对反应物的流动控制，可以实现更好的传质和传热效果。
同时，流态床反应器还可以减少反应物的停留时间，降低副反应的产生。
二、高效工艺1. 温度与压力控制对化工反应中的温度和压力进行精确的控制，可以实现更高效的反应过程。
合理的温度和压力控制可以提高反应速率、改善产品选择性和减少能源消耗。
2. 循环利用废气与废液化工生产过程中产生的废气和废液的处理一直是一个难题。
高效工艺可以通过循环利用废气和废液，减少环境污染，节约资源。
例如，通过吸收和再生，将废气中的有用成分重新利用，可以提高化工生产的效率。
3. 流程优化与自动化化工生产过程中，合理的流程优化和自动化系统的应用，可以减少人为因素的干扰，提高生产的稳定性和一致性。
自动化系统可以实现反应参数的在线监测和调节，并及时对异常情况进行处理。
总结：新型反应工程和高效工艺的应用对化工生产带来了巨大的改变。
微反应器技术、催化剂设计与优化、流态床反应器都是新型反应工程中的重要领域。
而温度与压力控制、循环利用废气与废液、流程优化与自动化都是高效工艺的关键要素。
中科院科技成果——微化工技术
中科院科技成果——微化工技术项目简介针对目前化工工业存在的诸多问题：设备庞大、能耗高、污染重、资源浪费、效率低等。
大连化物所于2000年开展了微化工技术研究，建成了集微化工、基础研究与应用开发于一体的微化学工程与技术研究平台。
与传统化工设备相比，微化工设备具有特征尺度微型化（<1毫米）、结构模块化、高传递速率（高1-3个数量级）、易于直接放大（并行放大）、安全性高（系统持液量低）、过程易控等优点，可实现过程连续和高度集成、分散与柔性成产。
微化工技术具有强传热和传质能力，可提高反应过程中资源与能量的利用效率，实现化工过程强化、微型化和绿色化。
强放热反应过程，普遍存在爆炸危险，采用微化工技术将会提高过程效率和改善过程安全性。
如苯、甲苯、氯苯等芳烃的硝化反应，反应时间小于10秒，可以实现其过程强化、过程安全和绿色化生产，达到节能降耗之目的。
应用领域医药、农药、火炸药等精细化工，石化、能源、纳米材料等。
尤其适用于常规反应设备难以保障安全的反应——易燃易爆强放热快速反应，如直接氟化、硝化、磺化、重氮化、氯化、氧化、酰胺化、氨氧化、过氧化、加氢等，以及危险化学品的就地生产。
纳米粒子合成等，如药物微纳米化。
成型产品1、1.0Nm3/h的甲醇重整制氢系统涉及一种微型化的甲醇自热重整制氢集成装置和制氢方法。
该氢源技术的特征为集成有甲醇自热重整和CO选择氧化（PROX）等主要反应单元，无需传统的CO水气变换单元，且仅用两级CO选择氧化；该氢源集成系统包括一组甲醇自热重整/换热模块、一组催化燃烧/汽化模块，两组CO选择氧化/换热模块，四组模块均为整体式催化反应器与微通道换热器焊接集成方式。
利用本发明可获得CO浓度小于30ppm、H2浓度大于53％的1kW级重整气（干气）。
适用：尤其适合于100W-100KW范围内的燃料电池氢源系统或100L/h-100m3/h的用氢量的化工过程。
2、处理能力为10万吨/年的微反应系统具有自主知识产权的磷酸二氢铵生产微化工系统，年生产能力可达8-10万吨，并且具有系统体积小（微反应器、微混合器和微换热器体积均小于6L）、移热速度快、响应快、过程连续且易于控制、运行平稳、无振动、无噪音、无废气排放、产品质量稳定等优点，是一种能实现过程强化、安全、高效、清洁的生产设备和工艺。