微反應(yīng)器開啟高效精細化工時代

讓化學(xué)反應(yīng)時間從幾小時～幾十小時縮短到幾十秒～幾分鐘，同時解決強腐蝕、易爆、高能耗、高溶劑消耗和高污染排放等諸多難題，這是微通道反應(yīng)器獨有的魅力。

微反應(yīng)器技術(shù)，特別是液相微反應(yīng)器技術(shù)，最早于上世紀90年代后期在德國出現(xiàn)。當時根據(jù)原子能技術(shù)民用化項目的要求，微型機械加工技術(shù)以及微通道結(jié)構(gòu)熱交換器被用于處理強放熱和高危險化學(xué)品。德國在1997年開發(fā)成功微米級高硼硅玻璃微通道反應(yīng)器，用于偶氮偶合反應(yīng)。美國康寧公司于2002～2003年間研發(fā)了Advanced-Flow微反應(yīng)器技術(shù)。但微反應(yīng)器技術(shù)很多年來一直徘徊在研發(fā)和科研應(yīng)用階段，停留在“微小”的流體通量水平上，主要用于實驗室小劑量化學(xué)合成路線的研究和篩選。將微反應(yīng)器優(yōu)良的傳質(zhì)和傳熱效能體現(xiàn)在大規(guī)模的產(chǎn)業(yè)化裝置中，一直是該領(lǐng)域的瓶頸。最近，康寧公司實現(xiàn)了微反應(yīng)器的高通量化，推出了單臺年通量高達2 000 t多的微通道連續(xù)流反應(yīng)器，提供了具有生產(chǎn)成本優(yōu)勢的工業(yè)化利器。

康寧-常州大學(xué)聯(lián)合實驗室自2011年2月建成微通道連續(xù)流反應(yīng)器應(yīng)用運行評價平臺體系以來，采用美國康寧公司開發(fā)的微通道連續(xù)流反應(yīng)器已進行多項精細化工產(chǎn)品的合成，有望實現(xiàn)量產(chǎn)化。微通道連續(xù)流反應(yīng)器技術(shù)基于獨特的非金屬耐腐材質(zhì)和卓越的傳熱-傳質(zhì)性能設(shè)計，可有效強化合成反應(yīng)條件，是對傳統(tǒng)化工小試和中試生產(chǎn)裝備的重大革新，它打開了新時代高效化學(xué)研發(fā)和生產(chǎn)的窗口。常州大學(xué)反應(yīng)器平臺的建立，標志著該校在連續(xù)流反應(yīng)工藝研發(fā)方面躍居國內(nèi)外領(lǐng)先水平。

康寧與常州大學(xué)合作，努力將精細化工和醫(yī)藥化工研發(fā)過程中比較低效的、間歇的合成工藝，變成像石油化工那樣的可控的、連續(xù)流的工藝。康寧推出的GEN 2和GEN 3反應(yīng)器可用于工業(yè)化生產(chǎn)，化學(xué)品年產(chǎn)量可達幾十噸到幾千噸，以解決大規(guī)模、高通量、連續(xù)流、合成量產(chǎn)的問題?？祵幭Ｍc中國企業(yè)、科研單位和高校合作，把這項綠色連續(xù)流量產(chǎn)技術(shù)盡早推廣到全國精細化工和醫(yī)藥領(lǐng)域，突破連續(xù)流微反應(yīng)量產(chǎn)化這一技術(shù)難題。

據(jù)了解，該聯(lián)合實驗室采用康寧Advanced-Flow反應(yīng)器，為國內(nèi)精細化學(xué)、醫(yī)藥原料研發(fā)等企業(yè)完成了多項連續(xù)流合成工藝的優(yōu)化開發(fā)。中石化南化集團研究院、樂威集團、中威藥業(yè)等研發(fā)項目都在該實驗室取得了令人欣喜的試驗效果。同時，常州大學(xué)已將反應(yīng)器技術(shù)列入研究生課題方向，國內(nèi)多家化工和醫(yī)藥院校也考慮將反應(yīng)器集成到現(xiàn)有化工單元教學(xué)項目。國內(nèi)一些化工醫(yī)藥企業(yè)也因此采購了康寧反應(yīng)器。目前康寧微通道反應(yīng)器技術(shù)已應(yīng)用于醫(yī)藥、農(nóng)藥和染料中間體合成。常見的應(yīng)用領(lǐng)域包括選擇性硝化、漿態(tài)加氫、重氮偶合、磺化、鹵化和氧化等反應(yīng)，以及在材料和催化劑制備中用于納米材料合成、特種試劑制備如格氏試劑和過氧化試劑等。

(錢伯章)