售前电话:
4008-168-096
NEWS
紧密跟随国家产业指导及技术发展

微反应技术的发展历史只有30多年但因其强大的优势越来越受研发机构和企业的关注。微反应技术“微反应器“也被称为“微通道反应器”(Microreactor, Micro-channel reactor), 是微反应器、微混合器、微换热器、微控制器等微通道化工设备的通称。自20世纪90年代中期微反应技术兴起以来,由于其独特的特色和优势得以迅速发展并成为科研院校和企业界共同的研究热点;不但取得了很多令人瞩目的研究成果,而且在医药、农药、特种材料以及精细化工产品及中间体的合成中得到了越来越多的应用。尤其进入本世纪以后,各大跨国公司也开始关注这一新兴技术,纷纷成立专门的微反应技术部门开展在其相关工业领域的应用研究;同时开发微反应技术的公司之间也强强联合,以期进一步拓展微反应技术在工业生产中的应用。微反应技术的起源可以追溯到1995年,时任德国美因茨微技术研究所的Wolfgang Ehrfeld教授提出了一个问题:“既然‘微’的概念为微电子领域带来了巨大的性能提升和创新,为何不能将其用于流程工艺技术领域?”于是他邀请了化学、制药和汽车制造行业的代表组成了一个行业联盟,探讨微加工技术的潜力。气相法生产氢氰酸的安氏反应(Andrussow reaction)是其中的一个实例,相较于当时的现有技术,采用微通道的混合器获得了显著的收率。从那时起,Ehrfeld教授成为了微反应技术的先驱。连续化微通道反应器的特征及其优势微型化、集成化和智能化,是现代科技发展的一个重要趋势。“微反应器“从本质上讲是一种连续流动的管道式反应器;反应器中的微通道利用精密加工工艺 制造而成,特征尺寸通常在10-1000微米之间。由于微反应器内工艺流体的通道尺寸非常小,相对于 常规管式反应器而言其比表面积体积比非常大(可达10,000-50,000 m2/m3),因此微反应器 具有极高的混合效率(毫秒级范围实现径向完全混合)、极强的换热能力(传热系数可达25,000 W/(m2•K))和极窄的停留时间分布(几乎无返混,基本接近平推流)。“微反应器”的两大特征--- 比表面积大以及连续操作方式,使得我们对反应工艺的精确控制成为可能。相对于传统的间歇反应工艺,微反应器具有高速混合、高效传热、反应物停留时间的窄分布、重复性好、系统响应迅速而便于操控、几乎无放大效应以及在线的化学品量少,从而达到的高安全性能等优势。微反应技术应用微型化、集成化和智能化,是现代科技发展的一个重要趋势。MRT的效益流动化学创立了一个新型流程工艺环境,更好的工艺控制和反应体积的急剧微型化是MRT的核心要素。MTR拥有更好的混合效率及卓越的温度控制,在整个反应范围内几乎测不到温度梯度,这种条件在传统的间歇式反应器中几乎不可能获得。其另一个优势是,反应参数可以更好地被采用,从而获得更高的纯度、收率和选择性。流动化学工艺的较小反应器体积,也使得物理工艺条件可以在同步的安全和完全受控的部件内扩展至更高或更低的温度或压力。微/毫反应器连续化运行的最重要优势有以下几点:• 超快混合;• 高效换热;• 缩短停留时间;• 由于系统惯性小,易于过程控制;• 极小的滞留体积带来的高操作可靠性;• 开发时间短。特别是在有爆炸性或有毒物质快速、强放热反应的情况下,连续流动反应器的这些特性更加明显。因为高风险,这些流程经常无法在间歇反应器中进行。该技术带来的经济优势有以下几点:• 提高收率;• 降低副产物比例;• 改进产品质量;• 可持续的工厂安全;• 降低能耗、降低碳排放。应用领域目前,微/毫反应器技术平台的建立在世界市场范围内拥有巨大的潜力,许多著名的化学和制药企业都开始尝试应用该技术(主要是在R&D阶段)。一旦“从间歇到连续(Batch-to-Conti)”范式转变的第一个障碍被克服,第二个障碍便是如何将该技术完整部署到生产中。不幸的是,目前生产设施的缺乏或没有被提及,也为企业决策者增加了障碍。有吸引力的高潜力细分领域包括过氧化、磺化、乙氧基化、氢化、锂化、臭氧化以及AI/APIs的生产,而这仅仅是一小部分。因此,巨大的优势和潜力驱动着企业对内部产品组合进行筛选,并从中受益。从实验室到生产微米级别的通道尺寸可能会导致堵塞,难以满足生产企业对设备的坚固耐用性要求,仅能够有相对较小的产量,因而并不适合规模化生产。想要放大到适应规模化生产,需要相应地将通道尺寸放大到毫米级,并保留微反应技术在换热性能和混合速度方面的优越特性。从实验室到生产的下一步工作,便是以“数值放大”的方式在管束式反应器/换热器的基础上进行,通过在反应器内部平行连接通道形成通道束,从而增加产量,这种集成化的工艺放大概念有助于非常快速地转向生产。案例一:微反应技术已成为化学和制药行业以及工艺工程的重要技术组成部分。通过使用微反应器、微混合器和其他微过程工程组件,例如 Little Things Factory 提供的组件,可以在各种过程中实现多种反应工程优势。在精细化学品的生产和化学过程的强化中,微反应技术是一种公认且有效的过程,其相关性迅速增加。采用 Little Things Factory 技术的微反应技术的优势包括:快速混合动作低系统惯性带来的最佳可控性停留时间短精确可调的工艺顺序强放热的良好控制由于内容最少,操作安全性高材料用量少,对环境的要求最低Little Things Factory 的微技术系统配置可用于单级和多级系统、放热和低温反应、颗粒和固体的沉淀以及均相和非均相反应。可以通过使用或交换附加模块来扩展配置并适应各自的目标。在具有强放热性的反应或对剂量和混合敏感的反应的情况下,与传统合成工艺相比,微反应技术可以在产率、选择性、产品质量和安全性方面实现显着改进。此外,微反应技术为工艺管理提供了新的合成路线和选项,同时实现了高空间/时间产率。制造脂质-聚合物-混合-纳米颗粒的微反应器Little Things Factory 开发了流动化学反应器,可用于生产超小型脂质聚合物杂化纳米颗粒 (LPN),例如用于肿瘤药物输送。该反应器(称为 LTF RS)能够一步生成粒径低至 38 nm 的高度单分散纳米粒子。颗粒生产以高产量运行,并在颗粒尺寸的严格控制下进行。在类似的配方下,LTF RS 反应器可以组装比 Microvortex 或多入口涡流混合器等其他设备更小、更均匀的 LPN。

标签: