微通道反應(yīng)器在芳香化合物硝化反應(yīng)中的應(yīng)用進(jìn)展
芳香化合物是一類非常重要的有機(jī)物,種類龐雜, 數(shù)目繁多,廣泛應(yīng)用于醫(yī)藥衛(wèi)生、石油化工、農(nóng)業(yè)、紡織等領(lǐng)域。由于芳香化合物的重要地位,化學(xué)家們對其進(jìn)行了深入研究,至今依然是化學(xué)家們研究的重要課題芳香化合物的硝化是常用的生產(chǎn)單元,目前化工領(lǐng)域普遍采用的硝化方法是以混合酸作硝化劑、在釜式反應(yīng)器中進(jìn)行間歇式反應(yīng),在生產(chǎn)的各個環(huán)節(jié)都 存在著資源、環(huán)境、安全、能源等問題,且硝化反應(yīng)具有快速放熱的特點(diǎn),而芳香化合物對溫度十分敏感,易發(fā)生副反應(yīng),不僅導(dǎo)致產(chǎn)品純度不高,而且極大地增加了潛在風(fēng)險。 微反應(yīng)器是指通過微加工和精加工技術(shù)制造的小型反應(yīng)系統(tǒng),其內(nèi)部可供流體流動的微通道尺寸為亞微米到亞毫米數(shù)量級,因此微反應(yīng)器又稱作微通道反應(yīng)器。與傳統(tǒng)釜式反應(yīng)器相比,微通道反應(yīng)器具有如下特點(diǎn)⑷:(1)反應(yīng)器體積微小,既節(jié)約原料和試劑的用量,也更加安全高效;(2)比表面積極大,微通道反應(yīng)器的傳熱和傳質(zhì)面積較傳統(tǒng)釜式反應(yīng)器大很多,可以實(shí)現(xiàn)許多在釜式反應(yīng)器中無法有效控制的強(qiáng)放熱反應(yīng),有效減少副反應(yīng)的發(fā)生,提高目標(biāo)產(chǎn)物選擇性;(3) 層流傳質(zhì),微通道反有特點(diǎn)應(yīng)器內(nèi)的液體混合時間可以短至毫秒,反應(yīng)過程均勻且可控,因此可以對反應(yīng)進(jìn)程進(jìn)行比較精確的理論模擬;(4)數(shù)增放大,由實(shí)驗(yàn)室到 實(shí)際工業(yè)生產(chǎn)時存在放大效應(yīng),而微通道反應(yīng)器可以通過增加數(shù)量來解決該問題,省去了中試放大環(huán)節(jié),節(jié)約了研發(fā)時間和設(shè)備資金;(5)過程連續(xù),微通道反應(yīng)器可以實(shí)現(xiàn)工業(yè)生產(chǎn)的連續(xù)操作,提高目標(biāo)產(chǎn)物的選擇性,避免副產(chǎn)物的生成,極大地提高了轉(zhuǎn)化率;(6)過程安全,微通道反應(yīng)器具有比火焰?zhèn)鞑ヅR界直徑更小的微小尺寸,可以保持反應(yīng)安全平穩(wěn)地進(jìn)行;同時,由于微通道反應(yīng)器內(nèi)部的原料有限,即便發(fā)生爆炸也在可控范圍之內(nèi),不會對生產(chǎn)環(huán)境造成較大的危害。 隨著微化工技術(shù)的發(fā)展,微通道反應(yīng)器越來越多地 用于芳香化合物的硝化反應(yīng)。作者對微通道反應(yīng)器在芳香化合物硝化反應(yīng)中的應(yīng)用進(jìn)行總結(jié)歸納,為微通道反應(yīng)器更廣泛地應(yīng)用于芳香化合物的硝化反應(yīng)提供 幫助。
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