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連續(xù)流微反應(yīng)器您不知道的那些事~

更新時間:2021-11-26 點擊次數(shù):636
  連續(xù)流微反應(yīng)器PTFE快速混合模塊,微通道雕刻于PTFE材料上,進(jìn)出口采用四氟管,固定夾具采用不銹鋼,試劑只接觸PTFE材質(zhì),無換熱夾套,用于微量反應(yīng)原料的快速混合。
  該款設(shè)備為快速混合器,采用光譜型耐腐蝕材料PTFE,經(jīng)典蛇形快速微通道設(shè)計,持液量小,無死體積,體積小,作為輔助設(shè)備使用,價格便宜,靈活組合。
  連續(xù)流微反應(yīng)器的3種反應(yīng)類型:
  根據(jù)詳細(xì)分析,精細(xì)化工和制藥行業(yè)的反應(yīng)根據(jù)其動力學(xué)原理可劃分為3個等級。其中值得注意的是,目前超過70%的這類反應(yīng)都以半間歇方式操作。反應(yīng)活動受控于某種物料的用量,最終造成反應(yīng)釜相對反應(yīng)體積過大,空時收率較低,而原則上連續(xù)運行的反應(yīng)釜會更適合這類反應(yīng)動力。
                        

 

  對這些已證結(jié)果在持續(xù)流程中進(jìn)行了再分析,確立了3種反應(yīng)類型,連續(xù)性生產(chǎn)過程對這些反應(yīng)都起到積極作用。

  A型反應(yīng): 非常快,半衰期<1sec。這種反應(yīng)主要發(fā)生在混合區(qū),并且受控于混合工藝(微觀混合領(lǐng)域)。其中,流量和混合裝置的形式起著重要作用。并且需要微觀結(jié)構(gòu)組織對當(dāng)?shù)販囟忍荻冗M(jìn)行控制。A型反應(yīng)涉及多種活性物質(zhì),如:氯、溴、胺及酰氯,并往往在0℃左右形成,有機(jī)反應(yīng)(鋰和格式反應(yīng))也屬于這一類型,通常有對低溫的需求。

 

 

 

 

    B型反應(yīng):速度快,發(fā)生速度介于1~10sec。它主要由動力學(xué)控制,然而,這些反應(yīng)也受益于微結(jié)構(gòu),使它能更好地對熱流量以及反應(yīng)溫度進(jìn)行控制。常規(guī)的系統(tǒng),例如:管殼式換熱器,通常由于較少的選擇性而產(chǎn)生高溫度梯度。混合對這類的反應(yīng)并不是很關(guān)鍵,降低壓力會將可使用停留時間模塊完成反應(yīng)的可能性也降低。如果能夠保持相同區(qū)域的體積比,將可避免規(guī)?;瘑栴}的出現(xiàn)。

  C型反應(yīng):緩慢反應(yīng)(反應(yīng)時間>10min),從動力學(xué)上看,這一反應(yīng)比較適合間歇式流程,但連續(xù)性反應(yīng)會更加安全,并且具有質(zhì)量優(yōu)勢。事實上,進(jìn)行連續(xù)的熱危險性反應(yīng)或自催化反應(yīng)可以看做是反應(yīng)體積,因此,潛在的風(fēng)險被大大降低。流程中需要短期暴露于高溫,同時壓力會受益于這種持續(xù)性反應(yīng),而分批反應(yīng)很難實現(xiàn)這種效果。在設(shè)備方面,較長的停留時間模塊是必要的,并且需要常規(guī)技術(shù),如:靜態(tài)混合器、管殼式換熱器。微反應(yīng)器的使用是基于熱量的突然產(chǎn)生(催化作用)的要求。

  芳香胺和雙乙烯酮在一個管式反應(yīng)器中,真實情況下經(jīng)過乙?;⑼ㄟ^電腦模擬得出測量的熱密度,用于停留時間和轉(zhuǎn)換的功能報告中。反應(yīng)的半衰期約為1.5sec,所以主要分布在動力情況中(B型反應(yīng)),二階反應(yīng)說明了大部分的熱密度都分布在反應(yīng)的初始時期,在這種情況下,小的傳統(tǒng)管(直徑3㎜)無法提取足夠的建立在流體力學(xué)(Tr)和導(dǎo)熱液之間的熱量和溫度梯度。反應(yīng)初期需要使用微反應(yīng)器,然而一旦最初的熱密度被消耗(99%的轉(zhuǎn)換耗時154sec),便可使用常規(guī)的(非微型)停留時間模塊。以下參數(shù)可用于仿真模擬:傳熱系數(shù)500w/㎡/k,流體熱容量2kJ/kg/k,二階動力學(xué)常數(shù)0.363l/mol/s,焓180kJ/mol,雙乙烯酮與胺濃度15%,傳熱流體在25℃恒溫時,未考慮活化能。

  對于A型與B型反應(yīng)來說,需要一個微反應(yīng)器以實現(xiàn)有效的連續(xù)生產(chǎn)(至少有較大的絕熱溫升)。實際上,應(yīng)用微反應(yīng)器的主要動力之一就是其較強的局部熱發(fā)生,也就是較高的熱密度(單位w/l,瓦特每升,見圖2)。間歇反應(yīng)器中較高的局部熱密度通常會轉(zhuǎn)化為局部溫度梯度,這將降低選擇性。帶有集成熱交換性能的微反應(yīng)器可以解決此問題。

  除反應(yīng)動力學(xué)外,需要考慮連續(xù)過程的另一因素是所涉及的不同相態(tài)(固-液-氣)。在研究的反應(yīng)中,高于60%的反應(yīng)中存在固體,作反應(yīng)試劑、催化劑或產(chǎn)品用。根據(jù)的經(jīng)驗,當(dāng)前使用的微反應(yīng)器在處理固體時效果較差。到目前為止,多用途的微反應(yīng)器還局限于均相反應(yīng),且在一定程度上局限于氣-液和液-液反應(yīng)。這個聲明對微反應(yīng)器設(shè)備的廣泛應(yīng)用非常重要。當(dāng)考慮多種相態(tài)并將涉及固體的反應(yīng)排除后,微反應(yīng)器技術(shù)的可候選數(shù)量將顯著減少。因此,與反應(yīng)容器有關(guān)的各種用途仍然是間歇生產(chǎn)的一項重要優(yōu)勢。此項技術(shù)的發(fā)展趨勢是開發(fā)模塊化的可處理固體的微反應(yīng)器。

  以上知識僅供參考,希望幫助您更快的了解。

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