微通道連續(xù)流反應(yīng)器用于連續(xù)化生產(chǎn)
1、現(xiàn)代化工業(yè)發(fā)展的訴求：綠色連續(xù)流生產(chǎn)
持續(xù)性和綠色化學(xué)作為現(xiàn)代工業(yè)發(fā)展的訴求（或驅(qū)動(dòng)力）。因此，實(shí)現(xiàn)綠色化學(xué)的持續(xù)性需遵循以下的原則：
| ·減少?gòu)U液排放 | ·使用可再生原料 |
| ·開發(fā)原子經(jīng)濟(jì)反應(yīng)* | ·減少衍生物（副產(chǎn)物）的生成 |
| ·減少危險(xiǎn)的化學(xué)合成 | ·開發(fā)新型催化劑 |
| ·使用安全的化學(xué)品 | ·設(shè)計(jì)可降解材料 |
| ·使用安全的溶劑 | ·實(shí)時(shí)分析 |
| ·節(jié)能 | ·安全的化工過程 |
*：原子經(jīng)濟(jì)反應(yīng)，是指將反應(yīng)原料中的物質(zhì)盡可能多的轉(zhuǎn)化為目標(biāo)產(chǎn)物的化學(xué)反應(yīng)。
2、連續(xù)流反應(yīng)器工藝優(yōu)劣勢(shì)
由于連續(xù)流反應(yīng)器的內(nèi)部微結(jié)構(gòu)特征，許多在傳統(tǒng)釜式反應(yīng)器中無法實(shí)現(xiàn)的反應(yīng)都可以在連續(xù)流動(dòng)反應(yīng)器中得以實(shí)現(xiàn)。與傳統(tǒng)的釜式反應(yīng)相比，均有各自的優(yōu)勢(shì)和挑戰(zhàn)，其區(qū)別如下表1.2所示。
表1.2 連續(xù)流反應(yīng)和傳統(tǒng)釜式反應(yīng)的優(yōu)勢(shì)和挑戰(zhàn)
| 釜式反應(yīng) | 連續(xù)流反應(yīng) | |
| 優(yōu)勢(shì) | ·靈活性 ·成熟的放大路徑 ·全能性：氣、液、固均可處理 ·多用途反應(yīng)器：反應(yīng)、精煉、重結(jié)晶、蒸餾等 ·穩(wěn)定，技術(shù)成熟，實(shí)驗(yàn)室和工業(yè)規(guī)模相同 ·產(chǎn)品可追溯性 | ·降低占地面積、靈活、可移動(dòng) ·過程本身安全 ·可擴(kuò)展（強(qiáng)化） ·適用于瞬間變化和非尋常的條件 ·高的傳熱、混合效率 ·工藝控制高度自動(dòng)化 ·反應(yīng)試劑保有量少, μL 到 mL ·溫度、壓力、計(jì)量比等參數(shù)對(duì)反應(yīng)的影響，可通過小試反應(yīng)研究 ·縮減開發(fā)費(fèi)用 ·快速市場(chǎng)化 ·反應(yīng)條件不受操作者主觀影響 ·產(chǎn)品均質(zhì) ·通過工藝強(qiáng)化及能耗降低來實(shí)現(xiàn)費(fèi)用減少 ·改進(jìn)了工藝穩(wěn)定性：一致性 ·較高的反應(yīng)選擇性：提高產(chǎn)率的同時(shí)降低成本 |
| 劣勢(shì) | ·混合效率、傳質(zhì)效率低 ·壓力、溫度限制 ·材料兼容性問題 ·較大的占地面積，專用設(shè)備 ·維護(hù)、人力成本 ·工藝風(fēng)險(xiǎn)高，安全隱患 ·工藝放大耗時(shí)，且經(jīng)常需重新優(yōu)化 ·產(chǎn)品復(fù)雜 ·批量式 ·不適合瞬間變化或極端條件 | ·投資成本高 ·從釜式到流動(dòng)式的適應(yīng)性 ·新技術(shù)：技術(shù)欠缺 ·使用固體存在困難 |
3、連續(xù)流反應(yīng)器應(yīng)用領(lǐng)域
依據(jù)流動(dòng)技術(shù)的優(yōu)勢(shì)，連續(xù)流反應(yīng)器的應(yīng)用領(lǐng)域目前主要為醫(yī)藥、精細(xì)化工、農(nóng)業(yè)化學(xué)、特殊化學(xué)品及日用品化工業(yè)，在這些領(lǐng)域中的實(shí)際應(yīng)用主要見下表2.2所示：
表2.2 連續(xù)流反應(yīng)器的實(shí)際應(yīng)用
| 階 段 | 流動(dòng)技術(shù) |
| 研 發(fā) | 新的化工工藝評(píng)估： 通過使用少量的化學(xué)試劑和催化劑進(jìn)行詳細(xì)的研究 材料生產(chǎn)： 納米顆粒、膠體、顏料和聚合物的高規(guī)格制備 |
| 工藝開發(fā) | 快速實(shí)現(xiàn)從研發(fā)向中試規(guī)模生產(chǎn)的轉(zhuǎn)化； 能在實(shí)驗(yàn)室研究后通過反應(yīng)較長(zhǎng)時(shí)間生產(chǎn)Kg級(jí)的產(chǎn)物； 能采用以前難以實(shí)現(xiàn)的方法合成某些產(chǎn)物； 可實(shí)現(xiàn)一定規(guī)模的生物催化、光化學(xué)、電化學(xué) |
| 生 產(chǎn) | 安全性高，以前被禁止的一些化學(xué)反應(yīng)可以在有良好的安全性的反應(yīng)器中執(zhí)行； 精細(xì)化學(xué)品、顏料和離子液體的合成； 醫(yī)藥活性中間體的生產(chǎn)（如cGMP、API’s等） |