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天骥列管式冷凝器(列管式换热器):连续流反应器在药物合成应用中的优势

浏览次数: 发布日期:2019-09-08 22:46

列管式冷凝器列管式换热器专业生产厂家无锡天骥化工设备2019年9月8日讯  随着人类社会的不断发展和进步,对绿色、环保、节能、可持续提出了更高的要求,顺应可持续发展和环境友好的需求,产生了一种新技术——“连续流技术”,它是二十一世纪化学工程学科发展的重要方向之一,连续流反应器作为连续流技术的核心已经成为研究的热点之一,这是一种全新的过程强化技术,许多化学反应在连续流反应器中变得更经济、更高效、更安全、更环保。

能够实现连续操作模式的代表性设备有微通道反应器和管式反应器,它们可以实现连续流反应,在连续流反应过程中正得到广泛地关注和深入地研究。

列管式冷凝器,搅拌式反应釜,列管式换热器

图1  微通道反应器

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图2  豪迈化工管式反应器

1 微反应器的应用

1.1  微反应器概况

微反应器,即微通道反应器,是利用精密加工技术制造的特征尺寸在10到300微米(或者1000微米)之间的微型反应器,微反应器的“微”表示工艺流体的通道在微米级别,而不是指微反应设备的外形尺寸小或产品的产量小。微反应器中可以包含有成百万上千万的微型通道,因此也实现很高的产量。

1.2 微反应器应用实例

下面先容微反应器在农药中间体合成过程中的应用案例。

1.2.1 实验原料

有机物料:丙烯醛类、酸酐类,溶剂:氯甲烷类,催化剂:阳离子交换树脂类。

其中,丙烯醛:是无色透明有恶臭的液体,其蒸汽有很强的刺激性和催泪性。

1.2.2 实验设备

采用自主研发、加工制造的316L伞型微通道反应器,316L高压恒流计量泵,加热制冷一体机及特殊调制进口硅油。实验流程示意图如图3。

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图3  酯化反应流程示意图

1.2.3 间歇工艺

三股物料同时滴加到反应釜中,控制温度在0℃左右,滴加过程持续几小时,滴加完毕后继续保持0℃半小时到一小时,反应完成后静置分层,上层为水相,下层为有机相。

1.2.4 合成原理

反应方程式如下:

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1.2.5 微反应器连续化工艺

搭建实验装置,完毕后整体调试,密封性、换热效果均良好;配备物料1、2、3分别为酸酐类、丙烯醛类、阳离子交换树脂类溶液;设定一体机温度0℃以下,系统达到设定温度后开启进料,酸酐、丙烯醛设定进料流量20ml/min、10 ml/min,阳离子交换树脂溶液设定进料流量20ml/min;反应片温度升温至0℃左右,稳定,压力升至4MPa左右,稳定;稳定出料5min后,取样分析。(注:以上实验条件为多组实验结果最优条件)

1.2.6 实验结果比较

实验过程重点考察反应温度、停留时间、物料配比等因素的影响,得出了最优结果,下面是微反应器与间歇反应釜结果对比表:

表1  微反应器与间歇反应釜结果对比表

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从上表不难看出,微反应器在该反应中具有极大的优势:1、大大缩短了反应时间,极大的提高了生产效率;2、提高了反应物浓度,相应的减少了有机溶剂用量,节约后处理成本;3、提高了原料转化率,产品的选择性也有了明显提高;4、反应过程实现了连续化,减少了泄露的可能性,提高了反应的安全性。

2  管式反应器的应用

2.1 管式反应器概况

管式反应器是一种呈管状、长径比很大的连续操作反应器,这种反应器可以很长,如丙烯二聚的反应器管长以公里计。反应器的结构可以是单管,也可以是多管并联;可以是空管,如管式裂解炉,也可以是在管内填充颗粒状催化剂的填充管,以进行多相催化反应,如列管式冷凝器固定床反应器。

现有典型的管式反应器有:气相混合管式反应器、带循环回路的管式反应器、内螺旋管式反应器。

2.2 管式反应器应用案例

图4  内螺旋管式反应器实验装置图

采用内螺旋管式反应器进行亚硝化反应合成安替比林类,原料1跟原料2亚钠溶液进料流量按照体积比1:1.4,流量设定为80ml/min:112ml/min。

停留时间5min左右,产物颜色为正常产品颜色,并有大量氮氧化物产生。此反应在内螺旋管式反应器中进行具有较高的可行性。

3  展望

面对日趋减少的能源和原料、快速变化的市场需求、产品生命周期大大缩短等问题,需要大家提高工艺技术的效率、增加工艺技术的灵活性、缩短研发周期,抢占市场先机,在这种需求下,以连续流反应器为核心的连续流技术应运而生,成为解决这一系列问题的有效方法之一,并将致力于连续、安全、经济的绿色化工行业获得长足发展。

参考文献

[1] Chen G W, Yuan Q. Microchemical technology [J]. J Chem. Ind. Eng.(China), 2003,54(4): 427-439.

[2] Zhao Y C, Ying Y, Chen G W, et al. Characterization of micromixing efficiency in micro-T-mixer[J]. J Chem. Ind. Eng.(China), 2006, 57(8):1884-1890.

[3] Ehrfeld W, Lo we H, Hessel V, Microreactors: new technology for modern chemistry. Weinheim:Wiley-VCH, 2000.

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