微反应器内聚合物合成研究进展_骆广生

http：// 合成化学，2219,25(11),903-929 Chin.].Syn.Chem.2219,05(11-,903-920•综合评述•微通道反应器在合成工艺改进中的应用研究进展朱梅2,，漆亚云42，甘宜远42，胡伟男2,，唐思雨42，欧阳贵平40，*,王贞超40，*(1.贵州大学药学院,贵州贵阳550025；2.贵州医科大学药用植物功效与利用国家重点实验室，贵州贵阳554025； 3.贵州省合成药物工程实验室,贵州贵阳554025°摘要：随着对低耗能、环保、连续化生产工艺的不断探索,微通道反应器极佳的传质传热性能、精确的反应条件控制及反应过程的安全性等优势引起了研究人员的广泛关注。

本文就微通道反应器的研究进展及其在工艺参数优化、连续化合成中的应用进行综述，对反应器现存问题及解决方法进行分析，并对其未来发展进行展望。

关键词：微通道反应器；工艺参数优化；连续化合成；综述中图分类号：TQ202文献标志码：A DOI：10.15952/kd cjsc.10057512.19184Research Progress on Application of Microchannel Reactorin Improvemeni of SyntOetia ProcessZHU Mei40,QI Ya-yun00,GAN Yi-ynau42,HU Wei-sau42,TANG Si-yn40,OUYANGGui凝Ng473*,WANGZhen-chao073*(2.Schoci of Pharmacy,GuizZou University,Guiyang550025,China；2.Smte Key Ladoratorg ofEffiNency and UPkzaUox of MedicNal Plants,GuizZou Medical University,Guiyang550014,China；3.GuizZou PharmacevPcal Engineering LaPoratoro,Guiyang550025,China)AbsOcct:With tha couPnuoxs—pUmtiou of Uw evergq consumption,exviro/mevtai protection and couPnuoxs pro/nctiou process:tha advantagas of micrv-chandei reactor,such as excelUxi mass and heal transfer perfonnadco,acchrata control of reaction condikods:and safetq of reaction process,have btractef—t—sNe attevtiox of researchers.Iu this pagar,tha research progress of micrv-chandei reac­tors and its agpUcabox iu process parameters o/Umizabox and co/tNuoxs syuthyis were reviewed,tha existing pro/Ums and coyespo/ding solutions of tha reactor were analyzed,and tha future deveU/mevi of the reactors was alsa prospected.Keywords：micrv-chandei reactor；RchnoU/icb parameter o/timizatiox；co/Undoxs syuthyis；review传统化工反应设备在合成工艺上的局限性及连续流反应的优势,共同推动了微反应器的快速发展4「7。

课题组自2016年开始，开展基于微通道反应器的连续化生产工艺开发等方面的研究工作。

对氯化、溴化、氟化、氧化、重氮化、硝化、加氢及胺化等反应过程进行了深入系统的研究。

本文是在课题组前期研究基础上，对相关领域最新研究成果进行了归纳、总结，并结合作者多年研究心得所撰写，以期为科研工作者了解相关领域的研究现状、发展趋势提供帮助。

摘要：卤化、氧化、重氮化、硝化以及催化加氢是精细化工生产中的重要反应，通常以间歇方式在釜式反应器中进行，存在安全隐患，并且反应效率低。

微通道反应器技术的发展为解决上述问题提供了有效途径，因此，发展基于微通道反应器的安全高效合成工艺成为当前精细化工领域的研究热点之一。

该文综述了近年来微通道反应器中涉及精细化工产品合成危险工艺的研究进展，并指出了微通道反应器存在的不足和今后研究的方向。

结束语与展望本文总结了新型微通道反应器的设计、构建和相关产品在微通道反应器中合成工艺的研究进展，涵盖了放热剧烈、反应物或产物不稳定、物料配比严格、高温高压等危险反应工艺，与国家石化化工行业鼓励推广应用的技术和产品目录的第一条“新型微通道反应器装备及连续流工艺技术”的范畴相契合[92]。

从中发现：（1）微反应器的材质与反应物在反应器内表面的均匀分布以及耐腐蚀性密切相关，从而影响反应能否顺利进行；（2）均相或气-液两相反应可以在经典的毛细管线圈反应器内进行，通过工艺参数的优化可以达到理想的结果，其中停留时间是主要因素；（3）对于光催化反应，微反应器的构型设计应满足尽可能大的受光面积；（4）对于气-液-液三相反应，微反应器的设计首先考虑的是反应物相的充分混合问题，混合器和反应器芯片的构造与构型是优先考虑的因素；（5）采用催化活性组分修饰的毛细管微反应器可以解决经典毛细管反应器不能进行固-液或气-固-液多相催化反应的问题，而且无需催化剂的分离，其中负载催化活性组分的活性和稳定性是优先考虑的问题；（6）填充床反应器上也可进行固-液或气-固-液多相催化反应，催化剂的填充需避免大的压降问题；（7）除了反应温度、反应压力以外，气体流速、液体流速以及停留时间也是获得微通道反应器中相关反应优化工艺的重要参数。

微反应器在有机合成中的应用研究随着科技的不断发展和进步，微反应器在有机合成领域中的应用越来越受到重视。

微反应器是一种微型化的化学反应器，其体积通常在微升到毫升级别，具有高效、高选择性和环境友好等优点。

本文将探讨微反应器在有机合成中的应用研究。

一、微反应器的优势微反应器相较于传统的反应器具有许多优势。

首先，微反应器的体积小，反应物与催化剂之间的接触更加充分，反应速度更快。

其次，微反应器的热量和质量传递效果更好，反应温度和反应物浓度更容易控制。

此外，微反应器还可以实现连续流动反应，大大提高了反应的效率和产率。

综上所述，微反应器在有机合成中具有独特的优势。

二、微反应器在有机合成中的应用1. 催化剂的高效利用微反应器可以将催化剂与反应物充分混合，提高催化剂的利用率。

例如，金属有机催化剂在微反应器中的应用已经取得了重要的突破。

微反应器可以通过精确控制反应条件，实现高效的金属有机催化反应，提高反应的产率和选择性。

2. 复杂反应的优化有机合成中常常涉及到复杂的反应路径和多步反应。

微反应器可以有效地控制反应条件，提高反应的选择性和产率。

例如，通过微反应器可以实现多步反应的连续流动，减少中间产物的分离和纯化步骤，大大简化了合成过程，提高了合成效率。

3. 高温高压反应的安全性一些有机合成反应需要在高温高压条件下进行，存在一定的安全隐患。

微反应器可以在小尺寸的空间内实现高温高压反应，减少了反应物料的用量，降低了反应的危险性。

此外，微反应器还可以实现快速的热量传递，有效控制反应温度，提高了反应的安全性。

4. 绿色合成的实现微反应器在有机合成中的应用还可以实现绿色合成的目标。

传统的有机合成过程中常常需要大量的溶剂和试剂，产生大量的废弃物。

微反应器可以通过连续流动反应，减少溶剂和试剂的用量，降低废弃物的产生。

此外，微反应器还可以实现高效的催化反应，提高反应的产率，进一步减少废弃物的产生。

三、微反应器的发展趋势微反应器在有机合成中的应用还有很大的发展空间。

微反应器在化学合成中的应用研究一、微反应器的定义和特点微反应器是一种用微流体技术制造的小型化反应器，通常只有微米至毫米的尺寸。

与传统宏观反应器相比，微反应器具有以下特点：反应条件易于控制，反应速率较快，反应转化率较高，废液减少，环保性能好，节约能源和原材料等优点。

二、微反应器在化学合成中的应用1.有机合成方面在有机合成中，微反应器可以被广泛应用。

由于微反应器的小体积和高表面积/体积比，使得反应物质的扩散速度非常快，反应速率得到了大大的提升。

同时，由于微反应器反应条件易于控制，可以通过微量反应实现结构复杂化合物的合成。

2.生物学研究微流控反应器也可以在生物学研究领域中发挥作用。

由于微反应器能够在短时间内处理大量的生物样本，因此可以在单个芯片上进行多种生物实验，从而大大简化实验过程，节省时间和成本。

3.温度控制微反应器可以根据需要进行温度控制，可以快速升温或降温，温度控制范围越来越广。

高宽比为1：1的微反应器可以利用红外线或激光进行局部加热，从而实现反应温度的控制。

4.反应物质注入微反应器也可以用于反应物质注入。

由于微反应器的小体积，反应物的注入可以在几微升到楼文升级别的数量级。

并且，可以通过流动的方式注入反应物质，避免反应物质的不均匀混合，确保反应的稳定性。

5.催化剂的使用微反应器也可以用于催化剂的使用。

由于微反应器的小体积和高表面积/体积比，可以以低浓度使用催化剂，从而提高了反应速率和利用率。

6.反应中间体的稳定由于微反应器可以提供非常高的物质流动，反应中间体的积累减少，从而稳定中间体的化学性质，避免中间体分解或转化为其他物质。

三、微反应器与传统反应器的比较传统的宏观反应器在反应体系混合程度方面存在着一定的问题，而微反应器通过小型化和微流体控制的方式可以实现反应体系精确的控制。

与传统反应器相比，微反应器在反应速率和反应效果方面有着极大的优势。

传统反应器的宏观尺寸使得反应体积较大，且反应物质的混合程度有限，还容易因为温度和混合问题导致反应物质的浪费，从而增加了反应成本。

微反应器技术在精细化学品合成中的应用研究摘要：微反应器技术是一种在微尺度下进行化学反应的新兴技术，其在精细化学品合成中的应用受到了广泛关注。

本文通过文献综述的方式，对微反应器技术在精细化学品合成中的应用进行了综合分析和总结。

首先，介绍了微反应器技术的基本原理和特点。

然后，概述了微反应器技术在有机合成、催化反应和生物合成等方面的应用。

最后，讨论了微反应器技术在精细化学品合成中存在的挑战和未来发展方向。

本文旨在为进一步推动微反应器技术在精细化学品合成领域的研究和应用提供参考。

关键词：微反应器技术、精细化学品、有机合成、催化反应、生物合成引言随着精细化学品的需求不断增长，传统的合成方法面临着许多挑战，如反应速度慢、产物分离困难、废物排放多等。

为了解决这些问题，微反应器技术应运而生。

微反应器技术利用微尺度通道和高比表面积的特点，可以实现快速、高效、可控的化学反应。

因此，它在精细化学品合成领域具有广阔的应用前景。

微反应器技术在有机合成方面的应用已取得了显著的成果。

与传统批量反应相比，微反应器技术可以实现更高的反应速率和选择性。

例如，在合成复杂有机分子时，微反应器技术可以减少副反应的发生，提高产物纯度。

催化反应是精细化学品合成中的重要环节，微反应器技术在其中发挥了重要作用。

通过优化反应条件和催化剂设计，微反应器技术可以实现高效、低废物排放的催化反应。

例如，通过微反应器技术，可以实现对催化剂的精确控制和高效再生，从而提高催化反应的稳定性和可重复性。

生物合成是精细化学品合成中的另一个重要领域，微反应器技术在其中也发挥了重要作用。

通过微反应器技术，可以实现对生物反应的精确控制和优化。

例如，通过微反应器技术，可以精确控制酶的反应条件和底物浓度，实现高效的酶催化反应。

然而，微反应器技术在精细化学品合成中仍面临着许多挑战。

首先，微反应器的设计和制备需要考虑反应条件、物质传递和热传递等多个因素，并进行合理的优化。

其次，微反应器技术在大规模工业生产方面还存在一定的难度，需要进一步研究和改进。

巢湖学院本科学生毕业论文微反应器的研究进展The Research Progress of Micro Reactor系别化学与材料科学系专业化学工程与工艺届别2011学生姓名朱文斌学号07003019指导教师方志林万新军职称助教教授完成时间2011年5月在20世纪50年代末，著名的物理学家Richard Feynman曾大胆预言未来科学技术将向微型化方向发展。

半个多世纪以来，随着微电子技术的迅速发展，数码产品，计算机以及通讯工具的不断更新已经将微型化所带来的影响引入到了人类生活和工作的各个领域，空前地提高了整个社会的信息化程度，并对人类文明进程产生了重大的影响。

20世纪90年代以来，在多学科交叉以及高新技术发展迅猛的势头下，微化工技术应运而生并顺势兴起，引起了国内外广大研究人员的极大关注。

相信在不久的未来，微化工技术将会以其高效、快速、灵活、轻便、易装卸等特点给整个化工领域带来革命性的影响。

关键词：微反应器；微通道反应器；微反应技术In the late 1995s, famous physicist Richard Feynman was bold pre dictions miniaturization is the future direction of the development of scie nce and technology, digital products, communication and computer unceas ing renewal has brought by introducing the convenient nano-scale human life and the work of the various fields, make whole society's informatio n got unprecedented enhancement, and to human civilization progress to have the significant influence. Since the 1990s, in high-tech and inter-dis cipline, under the rapid development of micro chemical technology helpe d and surf arises rise, caused the domestic and foreign general researcher s enormous attention. I believe in the near future, micro-chemical technol ogy will be its efficient, fast, flexible, easy handling characteristics to th e entire chemical industry a revolutionary impact.Keywords：micro-reactor; micro-channel reactor; micro-reaction techn ology目录引言 (1)1微反应器的定义 (1)2微反应器的分类 (2)2.1气固两相催化微反应器 (2)2.2气液两相微反应器 (3)2.3气液固三相催化微反应器 (3)2.4液液两相微反应器 (3)3微反应器的特性 (4)3.1微反应器的几何特性 (4)3.2微反应器内流体的传递特性和宏观流动特性 (4)3.2.1传热特性 (5)3.2.2传质特性 (5)3.2.3宏观流动特性 (5)3.2.4动量传递特性 (5)3.3微反应器的优点 (5)3.3.1温度可控 (5)3.3.2时间可控 (6)3.3.3转化率和收率 (6)3.3.4安全性能 (6)3.3.5放大问题 (6)4微反应器的制作材料和技术 (6)5展望 (7)参考文献 (8)微反应器的研究进展朱文斌(巢湖学院化学与材料科学系, 安徽巢湖238000)引言微反应器技术由于其在化学工业中的成功应用而引起广泛地关注。

2016年第35卷第3期CHEMICAL INDUSTRY AND ENGINEERING PROGRESS ·685·化工进展微反应器技术在Fischer-Tropsch合成中的应用进展徐润，胡志海，聂红（中国石化石油化工科学研究院，北京 100083）摘要：微反应器可以通过改善传质和传热而强化反应过程，为Fischer-Tropsch合成技术的发展提供了新的机遇。

本文简要回顾了微反应器的研究及发展过程，从微反应器的本质特点着手，介绍了微反应器技术在Fischer-Tropsch合成中的应用进展。

Fischer-Tropsch合成微反应器结构经历了从单通道、多通道、复合通道结构的研究过程，催化剂也开发有填充型和涂覆型两类。

根据微反应器的特点，催化剂开发也取得了显著进步，与传统催化剂相比，微通道催化剂的活性可以达到固定床的8～10倍。

反应器模型和数值模拟工作可以辅助实验研究，提供温度、浓度、压力等分布参数，有利于反应器设计。

最后介绍了目前微反应器Fischer-Tropsch合成技术的中试及工业应用情况。

通过对上述内容的总结，对微反应器Fischer-Tropsch合成研究和发展进行了展望。

关键词：费托合成；微反应器；微通道；催化剂；过程强化中图分类号：TQ 053.2 文献标志码：A 文章编号：1000–6613（2016）03–0685–07DOI：10.16085/j.issn.1000-6613.2016.03.005Recent advances on Fischer-Tropsch synthesis in micro-reactorXU Run，HU Zhihai，NIE Hong（Research Institute of Petroleum Processing，SINOPEC，Beijing 100083，China）Abstract：The mass transfer and heat transfer of the chemical reaction can be improved by micro-reactor technology，which provides a new platform for Fischer-Tropsch synthesis. This paper reviews the researches and development of micro-reactor technology in the recent year and the Fischer-Tropsch synthesis in micro-reactor. The structure researches of micro-reaction devices have gone through the developments of single channel，multi channel and complex channel. The catalysts can be divided into two categories of micro particle and wall coating. Along with developments of micro reactor，the catalysts studies have also made significant progress. The activity of catalysts in micro-reaction device is 8 to 10 times higher than that in fixed-bed reactor. The studies of numerical analysis are summarized. This paper also introduces the status of pilot test and commercialization of Fischer-Tropsch synthesis in micro-reactor. It is expected the Fischer-Tropsch synthesis in micro-reactor will have a deeper development in future.Key words：Fischer-Tropsch synthesis；micro-reactor；microchannel；catalyst；process intensification微化工技术是在可持续发展要求下与高技术发展的前提下而产生的一种新技术，以微反应器系统为核心，具有高效、灵活、易直接放大等优势，使许多反应过程在微反应器中变得更经济和更快速，已成为化工、生物和医学等学科中一个新的发展方向和研究热点[1-10]。

微反应器内聚合物合成研究进展骆广生，王凯，王佩坚，吕阳成（清华大学化工系，化学工程联合国家重点实验室，北京100084）摘要：微反应器作为化学工程学科的前沿和热点方向，逐渐成为聚合物合成的新装备、新工艺与新产品开发的重要平台，得到学术界和产业界的广泛关注。

微反应器可实现可控的多相微尺度流动，能够强化聚合反应中的混合、传质和传热过程，严格控制反应时间，实现反应单元的模块化组合。

与传统搅拌反应器相比，这些特点使得微反应器在控制聚合物分子量分布，简化反应环境，提高反应选择性，调节聚合物分子结构和宏观形貌等方面展现出了一定优势。

本文全面综述了聚合物合成微反应器理论和技术的研究进展，并在新过程和新产品开发、反应动力学测量、微尺度基础研究和反应器放大等方面进行了展望。

关键词：微反应器；聚合反应；分子量分布；聚合物DOI：10.3969/j.issn.0438-1157.2014.00.000中图分类号：TQ 025.5 文献标志码：A 文章编号：0438-1157（2014）00-0000-00 Review of polymer synthesis in microreactorsLUO Guangsheng, WANG Kai, WANG Peijian, LÜ Yangcheng(State Key Lab of Chemical Engineering, Tsinghua University, Beijing 100084, Beijing, China) Abstract：Microreactor is a frontier and hot issue in the research of chemical engineering. It is an important platform of polymer synthesis in the development of new equipment, new craft, and new product, drawing deep attentions from academia and industry. Microreactors are of benefit in proceeding polymerization reactions, such as well-controlled multi-phase flow, intensified mixing and mass/heat transport process, strictly-controlled reaction time, and modularized configuration. Comparing with the common batch reactors, some advantages of microreactors are producing polymeric materials with narrow molecular weight distribution, adjustable molecular architecture, or controlled macroscopic structure. In this review, the theoretical and technological advances in polymer synthesis using microreactors are carefully introduced. Some further research issues are also discussed including developing new polymerization process and new polymer product, measuring reaction kinetics, exploring chemical engineering fundamentals at micrometer scale, and scaling up the microreactor.Key words：microreactor；polymerization reaction；molecular weight distribution；polymers2014-00-00收到初稿，2014-00-00收到修改稿。