量碳硅合金陶瓷反应器

摘要：微反应器是一种有效的工艺开发和强化的工具，但是从实验室工艺开发到放大实际生产仍然存在挑战，因为通道尺寸的改变极大的影响了传质传热过程。本文主要演示了一个放热迈克加成的完整的工艺开发过程，综合考虑了在实验室工艺开发阶段及生产放大过程中的通道尺寸，停留时间分布，反应物混合，反应热移除等关键影响因素。图1 合成3-哌啶丙酸乙酯反的反应原理图 环戊胺和丙烯酸乙酯经迈克加成反应生成3-哌啶丙酸乙酯，反应温度30-70oC，淬灭剂：乙酸的甲醇容液（乙酸体积分数：11% ）。根据微反应器内部反应体积（开始混合处和加入淬灭剂处之间的反应器体积）和反应物流速计算。 图2 用于动力学研究的微反应器设计图（a）和实际管式微反应器图（b） 反应物先通过毛细管柱预热，然后通过混合器混合后再后续的不锈钢螺旋管中进行连续流动反应，反应温度由外部热浴装置控制，最后通过T型混合器加入淬灭剂终止反应，产物收集后自动进行GC分析。表1 不同尺寸通道内径传质效果比较表2 不同尺寸通道内径传热效果比较　　保持反应器MR1和MR2长度相同，泵速基本相同的条件下，增大反应器通道尺寸后，净流速明显下降，MR2（0.008）相比于MR1（0.10 m/s）缩小了约10倍，径向扩散相关系数Re和Dn分别减小了4倍和2倍，轴向扩散相关系是B0变大，表明混合传质效果变差，理想的活塞流混合模式只有径向扩散，没有轴向扩散。在传热方面，大尺寸的微通道反应器MR2的比表面积和传热系数相对于明显变小，散热时间延长了9倍。　　 图3 ESK陶瓷SiC反应器（左）和反应板（右） 为了进一步扩大反应器通道内径进行对比，本文采用了Chemtrix公司的MR260型号的连续流动反应器，该反应器由混合板（含预热， T型混合和2.9mL的反应通道）和两个反应板（反应体积分别为16.8和33.6 mL，通道尺寸2.0×2.0 mm）组成。反应板内部通道90o折行排布（图3 右），极大增强了混合效果。MR260反应板是由3M ESK代加工生产，每个反应板都是陶瓷SiC材质，由换热层和反应层或混合层无压烧结而成，传热性能极好，生产通量最高达36L/h，可用于实际生产。 图4 ESK反应器和微反应器 MR2的产率对比图 通过对比发现，在保证较高的传热传质效率的前提下，4mL ESK流动反应器由于反应体积相对过小，产率较低外，MR2及54mL的ESK流动反应器的产率均达90%。由此证明微通道流动反应器工艺参数可一步放大，直接用于实际生产。 为了便于生产工艺的直接放大，我司还代理了Chemtrix其他型号的微通道反应器（流动反应器）。其中： 图5 Protrix微反应器 图6 Labtrix Start 微反应器 Protrix也是一款无压烧结3M ESK碳硅合金材质的模块化低通量流动合成反应器，可灵活安装1-4块SiC模块，每个模块上均设计两组体积不同的独立的流体通道，用户可根据需要灵活搭配，开发的生产条件可以直接放大到MR260或MR555进行实际生产。　　玻璃材质的微通道反应器（芯片反应器）Labtrix系统，0.2-100 μL/min低通量，保留时间1.2 s-100min，也可用于快速筛选反应，研究反应动力学，教学演示等。尤其在教学演示方面，由于流动合成工艺的日趋成熟和完善，多所世界著名高校陆续将连续流动化学开展为一个单独的学科，如华盛顿大学，普度大学，赫尔大学，四川大学，中山大学等。为了便于教学，Chemtrix公司还专门为Labtrix系列配备了“Micro Reaction Technology on Organic Synthesis”教科书一本，教学方法一套及流动化学计算软件一套。　　更多连续工艺设备及方案问题，请详询深圳市一正科技有限公司官网www.e-zheng.com或info@e-zheng.com参考文献：[1] Sebastian S. etc Kinetic and scale-up investigations of a Michael Addition in microreactors, Org. Process Res. Dev.,2014,18,1535-1544.

美国财富500强康宁公司高通量-微通道反应器（Corning? Advanced-Flow? Reactors –AFR?）是康宁公司十多年技术创新的一个重要成果。意在打造高效、清洁、安全的连续流化学合成的全新合成技术平台。其独特的反应器功能模块的专利设计和灵活组合，卓越的传质和传热性能以及优异的耐腐蚀性使得多种化学反应能够在几秒钟到几分钟时间内顺利完成 。康宁的微通道反应器AFR?系列确保用户实现从实验室研发到大规模量产的无缝对接，彻底解决了传统的釜式反应器从化工研发到生产的放大问题。AFR?反应器模块非常低的反应物持液量消除了传统反应放大生产中大量反应物囤积的安全隐患。不管是作为实验室的工艺开发平台技术，还是用于多用途化学品规模化生产，都使得该反应器生产更安全并易于操作。康宁反应器独特的模块化组合设计，使得反应器构架更加灵活地满足多种化学工艺的要求。康宁提供的从透明可视的特种耐压玻璃到特种碳硅陶瓷系列AFR?反应器产品，实现了工艺研发高度可视性和规模生产可靠性的完美结合。在过去的几年里，康宁已经成功完成了从G1（每年80吨通量）平台工艺开发到G3（每年1000吨通量）和G4 （每年2000吨通量） 的工业化示范的重要里程。2014年初，康宁再接再厉又在江苏南京成功实现了千吨级精细化学品的连续生产。装置开车一次性成功，产品收率高达99.8%，创世界最好水平。 具有160多年历史的康宁-创新永无止尽。康宁公司应市场的需求，经过康宁反应器技术欧洲研发中心（CETC）精心的研究和反复的试验，本年度隆重推出了可用于光化学反应的“可控-高效-连续流”高通量-微通道AFR?光化学反应器G1平台。康宁在AFR? 反应器技术和LED光源分布控制技术方面的完美集为连续流-光化学合成领域带来了革命性的技术突破，确保了光化学合成能够在分布非常均匀的指定光波长的光源照射下， 取得: 1.更好的反应性能 2.更高的收率 3.更纯的产品。 康宁? AFR? G1光化学反应器平台一方面能够满足用户对光化学反应以及特定光源波长的要求，另一方面让用户享受AFR? 反应器卓越的换热和混合传质性能带来的收益。该产品一经推出即刻受到广大光化学研发和生产厂家的青睐。这款产品不但为客户提供了高效的光化学研发和生产平台，而且首次能够独立地研究光波长、光强度和反应温度对光化学反应的定量影响，解决了光化学反应放大和生产中的这一世界难题。 康宁反应器技术于2014年10月7-9号再次亮相于法国巴黎的2014 CPhI （世界制药原料展）。欢迎新老客户光临康宁展台BoothIC52。亲密接触新技术，让您的事业更上一层楼！届时康宁反应器技术全球业务总监姜毅博士率法国和中国团队的同仁恭候您的到来！

中国上海，2013年3月27日，康宁公司微通道反应器(Corning Advanced-Flow™ Reactors –AFR)技术进入中国市场两年多来，受到国内医药化工和精细化工领域的广泛关注和喜爱。3月27日在这春意盎然的季节，康宁公司在上海迎来了第三届康宁反应器技术客户交流年会。七十多家研发和生产企业，一百五十多名代表齐聚一堂，聆听该领域专家的精辟演讲和部分用户代表的精彩的经验交流。　　康宁高通量-微通道连续流反应器技术是康宁公司十多年技术创新的一个重要成果。意在打造高效、清洁、安全的连续流化学合成的全新技术平台。其独特的反应器功能模块的专利设计，卓越的传质和传热性能以及优异的耐腐蚀性使得多种化学反应能够在几秒钟到几分钟时间内顺利完成 。康宁的微通道反应器系列确保用户实现从实验室研发到大规模量产的无缝对接， 彻底解决了传统反应器化工研发到生产的放大问题。AFR反应器模块非常低的反应物持液量消除了传统反应放大生产中大量反应物囤积的安全隐患。不管是作为实验室的工艺开发平台技术，还是用作多用途化学品规模化生产，都使得该反应器生产更安全并易于操作。康宁反应器独特的模块化组合设计，使得反应器构架更加灵活地满足多种化学工艺的要求。康宁提供的从透明的特种耐压玻璃到特种碳硅陶瓷系列反应器产品，实现了工艺研发高度可视性和规模生产的可靠的完美结合。今天康宁反应器在欧美地区和亚太地区，不但用于医药化工中间体的研发和生产，而且也备受精细化工和特种化学品研发和生产行业的青睐。　　康宁公司大中华区总裁兼总经理李放先生首先欢迎到会者参加这一年度盛会， 并借此机会和大家分享了康宁五大产业(显示技术、光纤光缆、特种材料、环境科技、生命科学)在大中华区近年来所取得的喜人成果。李放强调“康宁微通道反应器技术前年落户中国，致力于帮助国内化工企业完成工艺技术装备的升级，实现‘高效、清洁、安全’的医化和精细化工十二五目标”。美国康宁公司高级副总裁，负责全球研发的Calabrase博士给与会者介绍了康宁160多年的创新文化和重大创新成果。他强调康宁高通量-微通道反应器是康宁10年来持续研发投入的成果之一。康宁反应器技术全球业务总监姜毅博士感谢所有到会者，特别感谢国内一批“敢吃螃蟹”技术引领企业。 正是由于他们的勇敢和睿智以及对新技术不倦的追求和努力， 康宁微通道反应器应用技术短时间内在国内才得以快速成长。在过去的18个月，康宁已经成功完成了从G1(每年80吨通量)工艺开发到G3(每年1000吨通量)和G4 (每年2000吨通量) 的工业化示范的重要里程。　　中科院过程所(北京)的杨超教授在专家报告中阐述了多相化学反应中过程强化的重要性以及微通道反应器的潜在优势。杨教授说：“目前很多化学反应，特别是非均相反应体系，由于传统反应器传质-传热效率低， 造成反应时间长，选择性差， 安全隐患多。微通道反应器高效的传质和传热效率，以及超高的非均相相接触面积，使得人们不再担心反应的放热效应，反应得以在短时间内高效安全地完成。”　　早年执教于中国科技大学化学系，现为浙江普洛医药高级顾问的刘志滨教授带着他多年教学、研发和工业化生产的丰富经验和实际体会，以及对国内有机合成技术提升的迫切愿望，极力推进高效的微通道反应技术。当他亲眼见证了这项新技术从实验室研发到1000吨规模放大-无放大效应的全过程后，刘教授感慨地说：“这是一项给化学合成带来革命的新技术，是摆脱这么多年一直困恼传统精细化工产业合成技术提升的一个有效方案。从研发到生产的无放大效应会大大加快我们国家从研发到成果产业化的步伐和效益。”　　来自康宁法国的康宁反应器技术全球首席工程师Guidat Roland 先生汇报了欧洲微通道反应器技术的发展和应用现状。欧洲一直在领导微通道反应器技术开发和应用。Guidat先生提醒到会者务必做好接受这一新技术的准备。部分欧洲公司也很关心中国化学品定制加工企业对此技术的衔接，因为用连续流微通道反应器开发的越来越多的实验室工艺需要在连续流微通道反应器生产平台上得以实施。尽早掌控这一新技术生产平台无疑增强订单竞争力。　　部分康宁反应器用户也交流了他们在过去一年里应用康宁反应器所取得的喜人成果和经验。中石化南化集团研究院黄伟所长汇报了他们在去年成功开发AFR氯苯硝化工艺基础上，又在特种橡胶助剂AFR工艺开发所取得的喜人进展。北京乐威医药集团谷杰博士介绍了他们继去年成功开发年产30吨医药中间体GMP生产工艺后，又继续引进康宁AFR实验室反应器平台，在欧美推广连续流合成工艺开发服务，受到客户欢迎。其它用户也交流了他们的体会和经验。　　5家康宁反应器的系统设备(泵，温控)国内和国际配套厂商也参加了此次交流会。配套设备供应商不但在大会上详细介绍了他们的产品，同时也现场回答了用户和潜在客户的技术和使用问题，解决了客户的后顾之忧。　　关于康宁公司　　康宁公司(www.corning.com) 是特殊玻璃和陶瓷材料的全球领导厂商。凭借着160多年在材料科学和制程工艺领域的知识，康宁创造并生产出了众多关键组成部分，这些组成部分被用于高科技消费电子、移动排放控制、通信和生命科学领域。我们的产品包括用于LCD电视、电脑显示器和笔记本电脑的玻璃基板 用于移动排放控制系统的陶瓷载体和过滤器 用于通信网络的光纤、光缆、以及硬件和设备 用于药物开发的光学生物传感器 以及用于其它一些行业，例如半导体、航空航天、国防、天文学和计量学的先进的光学和特殊材料解决方案。　　关于康宁中国　　康宁积极参与中国的发展已有30多年，以其专业人才及本土知识开发并应用突破性的技术从而改善了人们的生活。今天，康宁在中国的投资与该地区新兴市场的趋势紧密结合，在大中华区的总投资额已达30亿美金，员工总人数超过5，000人。 请访问www.corning.com.cn,了解更多关于康宁中国的信息。　　关于康宁反应器技术在大中华地区推广　　康宁正在大中华地区努力帮助众多医药化工和精细化工企业以及相关科研院所进行微通道连续流反应工艺的技术可行性认证，并且帮助企业迅速培训微通道反应的技术人员，支持他们进行连续流工艺优化,和工业化示范试验。让更多人见证这一新技术的成效，尽快享受这一新技术给企业清洁安全高效生产和社会效益所带来的回报。　　如果您想了解康宁反应器技术以及康宁反应器在研发和生产中的应用实例，请访问康宁公司相关网页www.corning.com/reactors 如果您想和康宁反应器技术人员探讨有关工艺的技术可行性，请与我们联系 0519-8118391或通过邮件 reactor.asia@corning.com 康宁将竭诚为您服务。