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lizhongliang銀蟲(chóng) (正式寫手)
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為多樣的化學(xué)工業(yè)生產(chǎn)選擇合適的反應(yīng)裝備
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為多樣的化學(xué)工業(yè)生產(chǎn)選擇合適的反應(yīng)裝備 從國(guó)際視野看，尚有很多先進(jìn)的成熟的化工技術(shù)并未普及 ——強(qiáng)化國(guó)外化工技術(shù)引進(jìn)與國(guó)產(chǎn)化 在國(guó)際上有很多專業(yè)的化學(xué)工程公司，針對(duì)某些化學(xué)反應(yīng)有著很好的工程經(jīng)驗(yàn)和管理經(jīng)驗(yàn)，無(wú)論是項(xiàng)目的安全性、環(huán)保性、生產(chǎn)的效率性和經(jīng)濟(jì)性都有著非常大的技術(shù)優(yōu)勢(shì)；同時(shí)國(guó)內(nèi)的工程項(xiàng)目管理經(jīng)驗(yàn)和裝備制造能力也有長(zhǎng)足的進(jìn)步，為吸收國(guó)際技術(shù)打下了堅(jiān)實(shí)基礎(chǔ)。本文將對(duì)氣液兩相反應(yīng)、氣液含加少量固體催化劑的反應(yīng)類型、液液反應(yīng)、放熱反應(yīng)、光化學(xué)反應(yīng)、固液反應(yīng)和微反應(yīng)器類型進(jìn)行討論。對(duì)于氣液反應(yīng)從實(shí)驗(yàn)室到工業(yè)裝置也進(jìn)行簡(jiǎn)述，對(duì)有關(guān)無(wú)溶劑和連續(xù)化的技術(shù)前沿進(jìn)行初步的探討；對(duì)于微反應(yīng)器在化學(xué)中的應(yīng)用和未來(lái)發(fā)展做一個(gè)概述。 一、氣液反應(yīng)： 釜式技術(shù): 目的：提高反應(yīng)質(zhì)量、降低反應(yīng)成本、提高反應(yīng)安全性、裝置平穩(wěn)運(yùn)行 適用：非均相催化加氫（骨架鎳或貴金屬負(fù)載催化劑）、無(wú)溶劑反應(yīng)、連續(xù)化反應(yīng)、絕大多數(shù)放熱反應(yīng) 手段：垂直換熱板組片、自吸排氣攪拌槳、磁力密封 案例：遼寧北方錦化、煙臺(tái)萬(wàn)華、南京小南化、浙江巍華、河北華戈、上虞林江、浙江金科、河北大鵬。 釜式技術(shù)是迄今為止應(yīng)用最廣泛的化工技術(shù)，大多數(shù)的精細(xì)化工主要的生產(chǎn)方式都是釜式，半間歇、間歇、半連續(xù)、連續(xù)等各種工藝都有使用，大量的工藝師、工程師都精通反應(yīng)釜的使用。所以，只要將單釜的傳質(zhì)換熱能力提升，工藝師和工程師是很容易進(jìn)行工藝優(yōu)化。傳統(tǒng)的反應(yīng)釜傳質(zhì)受到攪拌器形式和轉(zhuǎn)速的限制，以及內(nèi)部擋板死角等因素傳質(zhì)效果較差；釜內(nèi)的盤管換熱面積有限、換熱系數(shù)不高，水平排放不利于物料上下翻騰等。垂直換熱板內(nèi)置于釜內(nèi)，解決了反應(yīng)物料換熱問(wèn)題和釜內(nèi)流向問(wèn)題；自吸排氣攪拌槳解決了多相物料混合問(wèn)題。國(guó)內(nèi)的催化加氫無(wú)論是鎳系催化劑還是貴金屬催化劑都非常適用。一些放熱量大的化學(xué)反應(yīng)，應(yīng)用換熱板換熱也取得了很好的效果。用于醫(yī)藥催化加氫的反應(yīng)釜交鑰匙工程可達(dá)到cGMP標(biāo)準(zhǔn)。 回路反應(yīng)器技術(shù)： 目的：提高氣液反應(yīng)效率；提高反應(yīng)質(zhì)量； 適用：EO/PO表活劑領(lǐng)域；均相及非均相加氫；純氧氧化；羰基化；油脂加氫；石油 樹(shù)脂加氫； 手段：文丘里噴射器、循環(huán)泵、外置換熱器 案例：孟山都、輝瑞、陶氏、荒川、江蘇淮河、淄博魯華、金海晨光、某知名藥企 回路技術(shù)是先進(jìn)的高效能的氣-液反應(yīng)技術(shù)，應(yīng)用于化工、制藥行業(yè)。高傳質(zhì)效率決定了它是不對(duì)稱加氫不二選擇，同時(shí)反應(yīng)的均勻性應(yīng)用于EO/PO也是釜式反應(yīng)器無(wú)法比擬的，應(yīng)用于催化加氫、純氧氧化、氨化、油脂加氫等可以達(dá)到萬(wàn)噸級(jí)十萬(wàn)噸級(jí)產(chǎn)量。專門為醫(yī)藥設(shè)計(jì)回路反應(yīng)器可達(dá)到cGMP標(biāo)準(zhǔn)，高效反應(yīng)、均勻性好、批次質(zhì)量等同。利用文丘里噴嘴進(jìn)行氣液反應(yīng)、氣泡細(xì)密因而比表面積極大、傳質(zhì)效果極好，反應(yīng)容器內(nèi)無(wú)擋板，全部物料整體流動(dòng)，混合均勻，外置換熱器可以按照工藝需求系統(tǒng)設(shè)計(jì)。 二、連續(xù)流合成技術(shù)： 微反應(yīng)器技術(shù)： 微反應(yīng)技術(shù)是一個(gè)新穎技術(shù)，它以先進(jìn)的微結(jié)構(gòu)制造技術(shù)為基礎(chǔ)，以100nm~1mm孔徑為技術(shù)特征。十余年來(lái)，微反應(yīng)器成功實(shí)現(xiàn)了商業(yè)性生產(chǎn)，并且實(shí)現(xiàn)了模塊化設(shè)計(jì)制造、制造成本下降。傳統(tǒng)經(jīng)典化學(xué)反應(yīng)也開(kāi)始連續(xù)流合成研究，文獻(xiàn)數(shù)量不斷增加。微反應(yīng)器展現(xiàn)了好的反應(yīng)選擇性和好的效率。連續(xù)流相比于間歇反應(yīng)也有明顯改善的生產(chǎn)特點(diǎn)，諸如反應(yīng)條件恒定不變、操作簡(jiǎn)單可控、工藝研發(fā)過(guò)程簡(jiǎn)化等等。微反應(yīng)器連續(xù)化學(xué)生產(chǎn)較釜式反應(yīng)器更加簡(jiǎn)單可控。 微反應(yīng)器的顯著特點(diǎn)： 傳質(zhì)系數(shù)高：微孔徑通道使得傳質(zhì)路徑變小，擴(kuò)散時(shí)間變短，強(qiáng)化了傳質(zhì)能力； 傳熱系數(shù)大：面積體積比大，有利于反應(yīng)熱的轉(zhuǎn)移和補(bǔ)充，溫控極好；強(qiáng)化了對(duì)溫度敏感的化學(xué)反應(yīng)的選擇性，抑制副產(chǎn)物生成。 持液體積�。撼忠后w積小，在反應(yīng)器出現(xiàn)問(wèn)題時(shí)只有少量化合物暴露，安全性好； 無(wú) 返 混：連續(xù)流反應(yīng)無(wú)返混，反應(yīng)完成后產(chǎn)物即被移除，減少產(chǎn)物停留時(shí)間； 易 放 大：微反應(yīng)器的實(shí)驗(yàn)級(jí)和工程級(jí)微結(jié)構(gòu)不變，放大過(guò)程只是數(shù)量增加； 無(wú)放大效應(yīng)：微反應(yīng)器放大過(guò)程中不存在釜式3D結(jié)構(gòu)，無(wú)放大效應(yīng)； 研發(fā)時(shí)間短：高度可控的反應(yīng)條件簡(jiǎn)小了篩選化學(xué)工藝參數(shù)的難度，縮短研發(fā)時(shí)間； 每次投料可觀察多個(gè)參數(shù)，同一溶劑、濃度條件下觀察不同溫度流速的反應(yīng)狀況 穩(wěn) 定 性：反應(yīng)條件的穩(wěn)定而精確的控制； 缺 點(diǎn)：易堵塞，固體顆粒和固體顆粒或者副產(chǎn)品聚合物能夠聚集在微反應(yīng)器極細(xì)的孔道中，一段時(shí)間后就會(huì)堵塞（結(jié)垢），越細(xì)的反應(yīng)器通道，越容受影響。 適用工況： 定制合成：微反應(yīng)器穩(wěn)定的反應(yīng)條件重現(xiàn)有利于重復(fù)性較高的定制合成業(yè)務(wù)； 工藝革新：連續(xù)流合成取代間歇反應(yīng)； 特殊工況：溴素、硝化、氟、氫氣、光化學(xué)等特殊物料參與；低溫反應(yīng)等； 高選擇性：強(qiáng)制溫控抑制副反應(yīng)生成； 三、固液反應(yīng)技術(shù)： 高粘捏合反應(yīng)技術(shù)：固液反應(yīng)，廢溶劑回收。 四、結(jié)晶技術(shù)： 熔融結(jié)晶技術(shù)： 目的：同分異構(gòu)體分離 適用：同分異構(gòu)體熔點(diǎn)差別較大如苯環(huán)不同位置取代物分離 手段：垂直換熱板陣列 換熱板均勻的陣列使箱體內(nèi)的溫度可以均勻下降，熔融結(jié)晶的工作原理就是當(dāng)溫度下降到某一溫度時(shí)，有一種物質(zhì)從中結(jié)晶析出，待結(jié)晶過(guò)程完成后，將未結(jié)晶物料放出、洗滌。物料分離之后將結(jié)晶物熔化或部分熔化取出。。 五、光化學(xué)反應(yīng)技術(shù)： 目的：篩選利用不同光波段、合理使用光源減少副反應(yīng) 適用：自由基反應(yīng)、光催化反應(yīng)、光化學(xué)反應(yīng) 手段：光源、濾波器、反應(yīng)器器皿材料、防護(hù)措施 光化學(xué)反應(yīng)工程技術(shù)在國(guó)外已經(jīng)有25年歷史，德國(guó)公司對(duì)有著豐富的光化學(xué)應(yīng)用和工藝開(kāi)發(fā)和工程解決方案。光作為一種反應(yīng)“物料”參與了諸多光催化反應(yīng)、自由基反應(yīng)、取代反應(yīng)。光的波段和光子流強(qiáng)度是這種反應(yīng)物料“光”的兩個(gè)重要參數(shù)；合理安排光源和反應(yīng)器形式，對(duì)反應(yīng)物料的近二十個(gè)參數(shù)強(qiáng)化控制。成熟工藝：微反應(yīng)器+光化學(xué)反應(yīng)、浸入式光化學(xué)反應(yīng)等、以及特殊物料的整個(gè)光化學(xué)生產(chǎn)工藝包等。 六、環(huán)保技術(shù)： 廢酸處理技術(shù)： 化工和醫(yī)藥的生產(chǎn)過(guò)程中經(jīng)常有廢硫酸產(chǎn)生，一種辦法是將廢酸中和然后蒸發(fā)處理，另外一種辦法就是將廢酸中有機(jī)成分通過(guò)氧化和汽提等辦法除去，再將稀的廢酸濃縮為可回用的廢酸�；焖嵊嗔肯跛岷偷趸衔镆部梢灾匦赂患暮吞崛橄跛帷：侠淼墓に嚵鞒踢_(dá)到低能耗高效率的目的。特種材料的使用保證工程治理的可靠性和裝置穩(wěn)定性。 七、氣液反應(yīng)小試驗(yàn)證工具： A、高效能反應(yīng)釜(瑞士、國(guó)產(chǎn))； B、回路反應(yīng)器（美國(guó)） 微反應(yīng)器展示驗(yàn)證與工藝開(kāi)發(fā)： A、微反應(yīng)器（德國(guó)、玻璃材料） B、微反應(yīng)器（國(guó)產(chǎn)、不銹鋼、碳化硅） 加強(qiáng)努力，強(qiáng)化技術(shù)交流，為國(guó)內(nèi)化合物生產(chǎn)商解決技術(shù)難題、工藝改進(jìn)，我們還要繼續(xù)努力。 [ Last edited by keailinger on 2015-8-11 at 11:37 ] |
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