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微通道反應器具有更高的效率和選擇性
點擊次數:78 更新時間:2023-05-24
  微通道反應器是一種用于化學反應的小型設備,其尺寸通常在毫米或亞毫米級別。相比傳統的批量反應器,它具有更高的效率和選擇性,并且可以處理較小的反應物體積。
 
  基本結構由通道、催化劑和反應物組成。通道的設計和形狀對反應的速率和選擇性有重要影響。通過調整通道的長度、寬度和深度,可以控制反應物在其中的流動速度和混合程度,從而提高反應效率。此外,該反應器還可以集成多個反應區域,以實現串聯反應或并聯反應,進一步提高反應的效果和靈活性。
 
  工藝強化是連續制造的一個重要方面,其目標是減少設備尺寸、成本、能耗、溶劑和廢物產生。微反應器技術是工藝強化的一個重要手段,旨在通過工藝強化實施連續加工,并最終提供可持續的原料藥規?;a。
 
  氯化物是原料藥合成中的良好中間體,但由醇合成氯化物需要高毒性和廢物密集型氯化劑,如亞硫酰氯、磷酰氯、新戊?;然?、Vilsmeier試劑、甲苯磺酰氯、2,4,6-三氯-[1,3,5]三嗪、DMF、草酰氯和光氣等。通常氯化劑以化學計量或過量使用,會導致大量有毒、有害廢物的產生。
 
圖1. 由氯化物產生的衍生物
 
  理想的工藝是通過氯化氫(HCl)將醇轉化為氯化物,這將最大限度地減少廢物的產生。但這一過程需要解決氯化氫的腐蝕問題。
 
圖2. 氯化氫(HCl)將醇轉化為氯化物
 
  為了解決氯化氫(HCl)在工藝過程中腐蝕問題,荷蘭Technische Universiteit Eindhoven的研究者將操作平臺分為干區和濕區來處理腐蝕性氯化氫。
 
  微反應器為氣液反應提供了一個很好的平臺,它具有高的比表面積,從而獲得高的傳熱和傳質速率。此外,由于微反應器的持液體積小,在進行連續反應時只需要對持液體積加壓,其本質安全的特性允許對廣泛的工藝條件進行工藝強化研究。

催化劑在微通道反應器中也起著至關重要的作用。由于反應容器非常小,因此需要使用高效的催化劑來增加反應速率和選擇性。常見的催化劑包括金屬納米顆粒、金屬氧化物和酶等。這些催化劑的微觀結構和表面化學性質可以通過調整反應條件進行優化,以實現更高的反應效率和選擇性。
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