淺談精細(xì)化工中微反應(yīng)器的應(yīng)用

史航(遼寧石化職業(yè)技術(shù)學(xué)院，遼寧 錦州 121001)

精細(xì)化工作為日常生活的消耗品以及高科技技術(shù)產(chǎn)業(yè)原料的加工生產(chǎn)工藝環(huán)節(jié)，具有不可替代的戰(zhàn)略地位。微反應(yīng)器在精細(xì)化工的應(yīng)用可以使得精細(xì)化工工藝更精準(zhǔn)，工程更可控，產(chǎn)品更優(yōu)質(zhì)。甚至是有些精細(xì)化工必須依托微反應(yīng)器才能完成。所以微反應(yīng)器在精細(xì)化學(xué)中的應(yīng)用就顯得十分重要。

1 精細(xì)化工中微反應(yīng)器的類型

市面上微反應(yīng)器的種類很多，但都具有嚴(yán)格的劃分規(guī)律。比如按精細(xì)化工中用途可分為生產(chǎn)用微反應(yīng)器和實驗用微反應(yīng)器；按照精細(xì)化工操作模式可分為連續(xù)微反應(yīng)器、半連續(xù)微反應(yīng)器和間歇微反應(yīng)器。若按照精細(xì)化工中不同相態(tài)的反應(yīng)過程,微反應(yīng)器又可分為氣固相催化微反應(yīng)器（其中固體做催化劑，兩種（或以上）氣體混合物是反應(yīng)物?，F(xiàn)階段這種微反應(yīng)器種類最多。而較為簡單的氣固相催化微反應(yīng)器是應(yīng)用于壁面固定有催化劑的微通）；液液相微反應(yīng)器（為了加大在液相反應(yīng)中液體接觸面積和減少擴散距離，使液體充分混合并且阻止副反應(yīng)，提高選擇性而建立的液相細(xì)微反應(yīng)通道）；氣液相微反應(yīng)器（讓氣體充分?jǐn)U散到液體中去，增大氣液接觸面積，并且在整個微通道中保持向外擴散，比傳統(tǒng)的氣液相反應(yīng)器更高效）；氣液固三相催化微反應(yīng)器（通常固體做催化劑,氣體和液體為反應(yīng)物或產(chǎn)物。反應(yīng)中要加大氣體在液體中的分散，還要氣液固有較大的接觸面積，并且保證反應(yīng)不會逆向發(fā)生）。

2 微反應(yīng)器適用的精細(xì)化工反應(yīng)

微反應(yīng)器類型很多，應(yīng)的精細(xì)化工反應(yīng)類型自然也多。市場現(xiàn)有的微反應(yīng)器主要對于放熱劇烈的精細(xì)化工反應(yīng)，如果在反應(yīng)中不能控制熱量的轉(zhuǎn)化，很可能產(chǎn)生副產(chǎn)物，生成物的純度，而微反應(yīng)器可以及時在反應(yīng)通道中導(dǎo)出熱量，利于反應(yīng)正常進行。對于要在高溫高壓或者會產(chǎn)生危險的精細(xì)化工反應(yīng)中，一旦失控，后果會很嚴(yán)重，甚至影響安全。微反應(yīng)器可以快速釋放熱量與壓強，而且將反應(yīng)物量控制到最低，所以在精細(xì)化工中會更安全和高效。

在反應(yīng)物或者產(chǎn)物不穩(wěn)定的反應(yīng)中，微反應(yīng)器具有不可替代的作用，因為它就是新型的催化劑通道。在快速流動的反應(yīng)通道中，將已經(jīng)反應(yīng)完全的產(chǎn)物及時運走，不再參與繼續(xù)反應(yīng)，最大程度保證純度和反應(yīng)的有效進行。除此之外，微反應(yīng)器對于在精細(xì)化工中要求反應(yīng)物配比均勻的反應(yīng)同樣高效。又或者是對那些反應(yīng)物配比要求極為苛刻的反應(yīng)尤為適用。可以讓反應(yīng)物混合更均勻，配比更精確，產(chǎn)物運出更及時，有效保證反應(yīng)順利進行。

3 微反應(yīng)器在精細(xì)化工的應(yīng)用

3.1 常壓低溫反應(yīng)利用微反應(yīng)器在常溫下進行

在許多精細(xì)化工還需要低溫常壓的情況下完成時，微反應(yīng)器的出現(xiàn)讓這部分反應(yīng)可以在常壓常溫下進行。例如以dmso將羥基化合物氧化為羰基化合物的反應(yīng)中，非常容易產(chǎn)生副產(chǎn)物，為了防止副產(chǎn)物過多產(chǎn)出，影響反應(yīng)的收率，所以該反應(yīng)必須在零下50攝氏度的環(huán)境下進行，如果不依靠微反應(yīng)器的通道，那么收率會大大降低。而在試驗的另一個環(huán)己醇氧化試驗中，微反應(yīng)器的應(yīng)用比傳統(tǒng)反應(yīng)器的應(yīng)用在收率上要高10個百分點左右。所以可以看出微反應(yīng)器在精細(xì)化工中低溫的應(yīng)用比一般反應(yīng)器收率更高。

3.2 難控制的精細(xì)化工反應(yīng)在微反應(yīng)器的應(yīng)用

對于含羧基的硝化反應(yīng)中，由于反應(yīng)放熱劇烈，整個反應(yīng)過程不易被控制，會導(dǎo)致發(fā)生脫羧反應(yīng)（副反應(yīng)），使得產(chǎn)物的收率不高。為了提高收率，必須控制溫度變化，不能造成在局部溫度過高，形成無效的“熱點”。但溫度的控制對于傳統(tǒng)反應(yīng)釜的規(guī)模提出嚴(yán)格控制，大小必須做到與反應(yīng)物匹配。但即便如此，因為反應(yīng)過程具有其他難以把控的因素，使得反應(yīng)過程時間較長，且有許多副產(chǎn)物的產(chǎn)生。但是運用微反應(yīng)器后證明，在控制到一定溫度后，可以實現(xiàn)快速反應(yīng)，但副產(chǎn)物卻明顯減少。

4 結(jié)語

微反應(yīng)器不僅可以在精細(xì)化工中的有機反應(yīng)中加以利用，其實在無機化學(xué)上面也同樣適用。例如納米材料反應(yīng)，同樣在材料配比上具有精確的控制以及具有可控制反應(yīng)中不可預(yù)知的產(chǎn)物，提高反應(yīng)產(chǎn)物占比，控制副產(chǎn)物的產(chǎn)出以及熱量的快速轉(zhuǎn)換。在當(dāng)今世界競爭日益激烈的環(huán)境下，作為民族支柱產(chǎn)業(yè)的化工行業(yè)應(yīng)該更積極地探尋有利于精細(xì)化工進步的核心技術(shù)，而微反應(yīng)器在精細(xì)化工中出色的應(yīng)用也為精細(xì)化工在技術(shù)上打開了一個突破口。研究出更好的微反應(yīng)器并運用到更多的精細(xì)化工中，才能使得中國的精細(xì)化工技術(shù)不斷走向尖端，走向國際。

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