微管反应器中硝基氯苯的连续合成

芳香族化合物的硝化是快速、强放热反应,采用连续硝化工艺可降低间歇操作可能引起的潜在风险。本文采用可视化方法和计算流体力学(CFD)模拟研究微管内流动状况的基础上,在体积为10mL的微管反应器中进行了氯苯连续硝化反应,探究了停留时间、温度、混酸比(硝酸与硫酸的摩尔比)、相比(硝酸与氯苯的摩尔比)对反应转化率、收率、产物邻对比和选择性的影响。结果表明,氯苯和混酸两相在内径为1mm的微通道内呈现出的Taylor流流型可以强化传质传热的效率,提高宏观反应速率。在停留时间为8min、温度80℃、混酸比=1∶1.5、相比=1∶1时,产物中邻对比在0.7~0.8之间,氯苯单程转化率为81.24%,一硝基氯苯的选择性为93.77%。采用连续硝化后,反应停留时间大幅降低,一硝基氯苯的邻对比明显提高。相比于传统釜式工艺,微管反应器内连续硝化更加安全、高效。

纳米纤维素嵌合型晶胶微球的多微管成形与模拟

利用多微管反应器,采用结晶致孔与低温聚合方法可实现纳米纤维素嵌合型晶胶微球的规模化制备。该过程中内嵌纳米纤维素的甲基丙烯酸羟乙酯单体溶液经多微管反应器的成形是首要条件,研究其成形过程的动力学特性具有重要意义。利用高速成像和计算流体力学(CFD)模拟方法对不同入口流速(6、8、10 mm·s^(-1))下内嵌不同比例(单体质量的1%、3%、5%)纳米纤维素的甲基丙烯酸羟乙酯液滴形成过程进行可视化研究,考察了纳米纤维素含量对液滴成形、液滴直径分布、颈缩线长度、液滴下落速度等因素的影响规律。结果表明,内嵌纳米纤维素的甲基丙烯酸羟乙酯液滴经多微管反应器的成形及滴落,会经历拉伸与压缩过程,最后稳定为球状,测得液滴直径和颈缩线长度与纤维素浓度呈正相关,纤维素含量的增加使得单体溶液黏度和表面张力系数增加,从而增大液滴尺寸和颈缩线长度,模拟得到的结果与实验基本一致,液滴直径差异为2.1%~6.3%,颈缩线长度差异为7.2%~11.9%;在对液滴成形的放大模拟中,10 mm·s^(-1)的入口流速下液滴平均直径为3.98 mm,平均颈缩线长为4.14 mm。最终,利用多微管反应器成功制备了纳米纤维素嵌合型晶胶微球,微球有效孔隙率可达80%以上,绝干孔隙率接近90%,是生物分离领域与微生物贴壁生长的理想载体。

微管内环己烷氧化反应研究进展

介绍了微管反应器和微管内环己烷氧化反应的特点;详述了微管内环己烷无催化氧化的反应工艺、微管内气液流动情况、反应机理以及微管内壁负载催化剂的环己烷催化氧化反应工艺;指出无催化及内壁涂覆催化剂的微管内环己烷氧化反应在改善反应的安全性、强化气液传质效果和提高催化性能等方面具有较大优势,微管内壁负载纳米金催化剂的反应器形式在环己烷氧化反应中前景看好。

微管内环己烷无催化氧化工艺条件对产物分布影响研究

环己醇、环己酮是生产己内酰胺的原料,环己烷通过氧化反应制备上述原料的反应过程在安全性和时空收率等方面仍有挑战。今利用微通道的优异的安全和传热传质性能,采用氧气作为氧化剂,考察内径1 mm,长度5 m的不锈钢微管内环己烷无催化氧化反应的性能,重点考察了不同工艺条件,包括反应温度、反应压力、气液摩尔比和反应停留时间对环己烷氧化性能的影响。在180℃,压力1.5 MPa,氧气与环己烷的摩尔比为0.3:1,停留时间为1.5 min时,环己烷的转化率为3.93%,环己醇的选择性为23.39%,环己酮的选择性为35.95%,己二酸的选择性为26.71%,环己基过氧化氢选择性为4.78%。实验表明,微管内环己烷无催化氧化是可行的,且有一定的效果,尤其是反应时间短且安全性高,为慢反应在微管内的反应提供了借鉴。

高纯氯代碳酸乙烯酯的合成

采用新的氯化试剂HCl-DMF-MCPBA和新反应设备微管反应器合成了高纯氯代碳酸乙烯酯,反应收率为85%,产品纯度为98%。