目前微反应器在化工工艺过程的研究与开发中已经得到广泛的应用,商业化生产中的应用正日益增多。其主要应用领域包括有机合成过程,微米和纳米材料的制备和日用***的生产。在化工生产中,新的Miprowa技术已经可以实现每小时上万升的流量。
微反应器的微结构大的缺点是固体物料无法通过微通道,如果反应中有大量固体产生,微通道极易堵塞,导致生产无法连续进行。
目前这一问题主要是通过改进反应器的设计来解决。例如拜耳-埃尔费尔德微技术公司开发的阀式混合器(反应器)可以用于快速沉淀反应,基于这一技术,拜耳公司成功开发了商业化生产工艺,用于生产高的性能的微米材料和纳米材料。
反应器工艺开发
一,硝化反应。硝化反应一般有三大类:
① 烷i基的硝化,比如硝基丙烷;
② 活泼基团的硝化,比如羟基、氨基、肼的硝化;
③ 芳香环的硝化,这是精细化工里面遇到多的、有代表性意义的硝化。芳环上的硝化反应,通常要考虑硝化底物的活性,也要考虑***浓度、混酸比例、催化剂、反应温度等。
第二,过氧化反应。有机过氧化物是聚合物领域非常重要的引发剂。
微反应器的主要特征
1、大比表面积:强化了传质、传热;缩短了扩散时间,实现流体间的快速均匀混合以及等温操作;通道内作用力主要为:界面张
力,粘性应力以及毛细管力。
2、特别的流动行为:流体流动通常属于层流;具有很强的方向性、对称性和高度有序性;具有窄的停留时间分布和均匀的传质过
程;便于对过程进行准确的理论描述和模拟。
3、催化剂的高通量筛选:催化剂用量少,操作连续,安全;适用于含***物质、易暴***的反应。
4.无放大效应:通过集成众多的反应器可以处理大批量的原料;节省从实验室研发到工业过程的时间和成本。
与传统的方法相比较。使用微通道反应器进行纳米粒子的合成主要有以下优势:
1) -般微通道反应器在宏观上为平推流设计,无“返混”现象,有利于缩小纳米粒子的粒度分布范围;
2)有效的混合效果,有利于反应物料之间的均匀混合,提高产品的纯度防止产品中包夹其它杂质:
3)操作简单,可以快速对反应的停留时间、反应温度、物料浓度以及添加剂浓度和种类等参数进行调节,有效地优化工艺参
数。
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