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微反應(yīng)器連續(xù)合成化及應(yīng)用
加氫反應(yīng)占所有制藥反應(yīng)類型的約14%。普遍采用的加氫釜很危險,而采用均相加氫,廢物處理又比較難,目前開發(fā)的微填充床技術(shù)將會解決這個問題。把催化劑填充到相應(yīng)的管道固定中,跟微反應(yīng)器結(jié)合,料液和氫氣通過微反應(yīng)器和微填充床即可完成反應(yīng)。當(dāng)然難點也很大。氣液固反應(yīng)是很難的,氣液在微反應(yīng)器中的流動,傳質(zhì)和反應(yīng)行為非常復(fù)雜。但催化劑只要不失活可以一直用,失活后需要開發(fā)再生工藝。前期的催化劑篩選和工藝開發(fā)過程也較為復(fù)雜,但是考慮到醫(yī)i藥行業(yè)的特點,對成本要求比較低,可以做的較快。
微通道反應(yīng)器不同于其他反應(yīng)器的一些明顯優(yōu)勢
反應(yīng)器,用于實現(xiàn)液相單相反應(yīng)過程和液液、氣液、液固、氣液固等多相反應(yīng)過程。器內(nèi)常設(shè)有攪拌(機械攪拌、氣流攪拌等)裝置。在高徑比較大時,可用多層攪拌槳葉。在反應(yīng)過程中物料需加熱或冷卻時,可在反應(yīng)器壁處設(shè)置夾套,或在器內(nèi)設(shè)置換熱面,也可通過外循環(huán)進行換熱。
而微通道反應(yīng)器(微反應(yīng)器),利用精i密加工技術(shù)制造的特征尺寸在10到300微米(或者1000微米)之間的微型反應(yīng)器,微反應(yīng)器的“微”表示工藝流體的通道在微米級別,而不是指微反應(yīng)設(shè)備的外形尺寸小或產(chǎn)品的產(chǎn)量小。微反應(yīng)器是一個比較廣泛的概念,并有很多形式,既包括傳統(tǒng)的微量反應(yīng)器,也包括聚合反應(yīng)器、反相膠束條紋反應(yīng)器、微聚合反應(yīng)器和固體模板微反應(yīng)器等。這些微反應(yīng)器的對化學(xué)反應(yīng)的共同特點是將其控制在很微小的空間內(nèi),反應(yīng)通道的平均尺寸一般為微米甚至納米。微反應(yīng)器中可以包含有成百萬上千萬的微型通道,因此也實現(xiàn)很高的產(chǎn)量。
利用微通道反應(yīng)器技術(shù)進行生產(chǎn)時,工藝放大不是通過增大微通道的特征尺寸,而是通過增加微通道的數(shù)量來實現(xiàn)的,所以小試反應(yīng)條件不需做任何改變就可直接用于生產(chǎn),不存在常規(guī)批次反應(yīng)器的放大難題,從而大幅縮短了產(chǎn)品由實驗室到市場的時間。
微通道反應(yīng)器采用連續(xù)流動反應(yīng),因此在反應(yīng)器中停留的化學(xué)品數(shù)量總是很少的,即使萬一失控,危害程度也非常有限。而且,由于微反應(yīng)器換熱效率很高,即使反應(yīng)突然釋放大量熱量,也可以被迅速導(dǎo)出,從而保證反應(yīng)溫度的穩(wěn)定,減少了發(fā)生安全事故和質(zhì)量事故的可能性。因此微反應(yīng)器可以輕松應(yīng)對苛刻的工藝要求,實現(xiàn)安全生產(chǎn)。
怎么判斷微反應(yīng)器的適用性呢?
一,物料的流動性。
二,快速反應(yīng)和中速的反應(yīng)在微反應(yīng)器中有可能性。
二,反應(yīng)本身是不是受傳質(zhì)控制。
第三,反應(yīng)體系是否受傳熱的限制。
如何看待微反應(yīng)器的未來?對于這個問題,一,星星之火,可以燎原。這是指我們對微反應(yīng)器技術(shù)要有信心;第二,講論持久的戰(zhàn)術(shù)。微反應(yīng)器技術(shù)的發(fā)展和微反應(yīng)器在業(yè)界的推廣和發(fā)展不會是一種boom式的發(fā)展,對于這種新技術(shù),我們需要有足夠的耐心,扎扎實實的去推進。