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微通道技术——桌面上的反应装置

发布时间:2016-12-16 来源:中国橡胶网 作者:郝章程

中国橡胶网讯   “微化学工程与技术是当前化工行业科技创新的热点和重点之一,将开启高效精细的化工新时代。微通道反应器对传统化工装置而言是革命性的颠覆,被认为是21世纪化工产业的革命性技术。国际上,美国康宁公司和德国拜耳公司等已经实现了产业化。在国内,清华大学和中科院大连化物所等在微通道反应技术方面也取得了重要进展,一些技术已经实现规模化生产。”中国石油和化学工业联合会原会长李勇武在致辞中表示。

他认为,微通道反应技术作为化工过程强化的重要手段之一,兼具过程强化和小型化的优势,并具有优异的传热传质性能和安全性,过程易于控制、直接放大等特点,可显著提高过程的安全性、生产效率,快速推进实验室成果的实用化进程。

“微化工实现了高效、绿色和安全的一致性,是一项具有突破性意义的技术。除了技术上的优势,微化工还实现了生产方式的完全转变,因为反应时间短,更要求可控,预测性要强。所有颠覆性技术的实现和落地过程中,都是与现有技术有交叉的,要加大人工智能和大数据等新技术的应用。” 清华大学陈丙珍院士说。

通过中科院大连化物所研究员陈文光,清华大学教授洛广生,常州大学校长陈群,大连理工大学教授张淑芬,南京工业大学教授郭凯,华东理工大学教授周兴贵等专家的报告,了解到微化工过程就是以微结构元件为核心,在微米或亚毫米级的通道内进行的化工过程。它通过减小体系的分散尺度强化混合与传递,提高过程可控性和效率,以“数量放大”为基本准则,进行微设备的放大,将实验室成果直接运用于工业工程,实现大规模生产,而不是传统化工装置依靠“体积放大”来实现规模效益。

微化工技术,最直观的感受是能显著缩短反应时间和缩小反应装置的体积。

在会场入口,康宁公司的微通道高通量反应器和贵州微化科技有限公司的MRE微通道反应器产品,吸引了代表的目光,两台产品均只有会议报道桌大小。在参观南京工业大学生物与制药工程学院实验室时,展示了更多的制药用微反应器产品,型号大同小异。

康宁(上海)管理有限公司反应器技术中心销售经理孙涛告诉记者,产品最明显的优点就是“传质和换热效果好、没有目前化工反应领域比较头疼的放大效应问题。其他特点都是由此带来的附加值。”比如,一般微反应器单位体积的换热面积是传统反应釜的1000倍,换热效果非常好。一些高危产品的反应,像硝化、氧化、催化加氢等类似放热比较剧烈的反应,换热面积大了,就能够把反应热量及时带走。再如,微反应器的搅动效果是传统反应釜的100倍,原料充分混合,加上能够把反应热及时带走,实现了生产过程的节能、安全、环保,带来了收率的提高、副产物的减少等,得到的产品更多了。

“现在是‘快’的时代,资源能源结构、国际竞争的变化和发展,等不及十年磨一剑,要求创新能力进入快速发展的模式。”清华大学化学工程系骆广生教授说。

骆教授例举了过程可控的研究实例。溴化丁基橡胶合成的难度很大,因为其是高黏度(胶液浓度在15%)、大混合比(100份胶液仅加一份溴,均匀分布非常困难)、快速反应、腐蚀性较强等。清华大学与浙江信汇公司合作,应用了两个微反应器,一个用于溴化,另一个用于快速中和。成品检测显示,丁基橡胶溴化度在0~1.6%范围内可控,非功能溴在总溴含量中低于3%,品质达到国际同类产品水平。

 


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