微通道反应器内α-烯烃连续磺化工艺的实验研究

α-烯烃磺酸钠(AOS)是具有良好生物降解性、润湿性、低刺激性的阴离子表面活性剂。利用微通道反应器,分别以1-十四烯(AO)和混合烯烃为原料,SO_(3)为磺化剂,考察了磺化温度、SO_(3)/AO摩尔比、磺化剂质量分数、停留时间等工艺条件对活性物AOS含量的影响规律。结果表明:1-十四烯磺化最佳工艺条件为磺化温度40℃、SO_(3)/AO摩尔比为1.2、SO_(3)质量分数为10%;混合烯烃磺化最佳工艺条件为磺化温度50℃、SO_(3)/AO摩尔比为1.1、SO_(3)质量分数为10%。增大流速有利于强化传质过程、提高产物中活性物AOS含量;延长停留时间会加剧副反应发生、降低产物中活性物含量。微通道反应器内α-烯烃磺化是以传质为主的强放热反应,热量移除及时,反应过程易于控制,可有效提高产品质量,大大增强生产工艺的本质安全性,对于开发煤基α-烯烃下游产品具有实际意义。

以吗啉与环氧乙烷为原料的无催化剂连续快速合成吗啉乙醇工艺研究

针对以吗啉和环氧乙烷为原料合成吗啉乙醇的反应路线收率不高、反应时间长、安全性不好和需使用催化剂的问题,在以SIMM-V2微混合器和不锈钢管组成的微通道反应器中,进行了连续快速制备吗啉乙醇的工艺研究,考察了反应温度、停留时间、体系压力、物料配比和流量等因素对产物收率的影响。结果表明:利用该反应器,在无催化剂条件下和更短的反应时间内可获得与釜式反应器相当的收率;产物收率随着反应温度、停留时间、环氧乙烷配比的增加均呈现先升高再降低趋势,且相互之间会有影响;存在一个较宽泛的反应条件操作窗口,即在给定某一个条件时,可以通过调节其他条件获得相同的产物收率。在典型的反应条件下,如温度为150℃、吗啉与环氧乙烷摩尔比为1∶1.08、停留时间为3 min、总流量为1 mL min、体系压力为2.5 MPa时,吗啉转化率可达99.55%,吗啉乙醇的选择性为97.1%,远高于釜式反应的结果。

逆行肾内输尿管软镜碎石术对肾结石患者机体氧化应激反应的影响

目的:探究逆行肾内输尿管软镜碎石术(RIRS)对肾结石患者机体氧化应激反应的影响。方法:选取2021年7月—2022年12月宜春市中医院收治的80例肾结石患者,按随机数字表法分为两组,各40例。观察组采取RIRS治疗,对照组采用微通道经皮肾镜碎石术(mPCNL)治疗。比较两组围手术期指标、一期净石率、氧化应激反应[超氧化物歧化酶(SOD)、皮质醇(Cor)、丙二醛(MDA)、谷胱甘肽过氧化物酶(GSH-Px)]、并发症发生率。结果:观察组住院时间短于对照组,一期净石率高于对照组,差异均有统计学意义(P<0.05)。术后1 d,两组MDA、Cor均较术前升高,但观察组较对照组均更低,两组SOD、GSH-Px均较术前降低,但观察组较对照组均更高,差异均有统计学意义(P<0.05)。两组手术时间和并发症总发生率比较,差异均无统计学意义(P>0.05)。结论:RIRS、mPCNL均可有效治疗肾结石患者,且安全性较高,但RIRS可缩短患者的住院时间,有效提高患者的一期净石率,缓解其氧化应激反应。

4-氯乙酰乙酸乙酯的连续合成工艺

文章采用微通道反应器进行连续氯化反应来提高4-氯乙酰乙酸乙酯的收率。将双乙烯酮和氯气分别溶解于二氯甲烷,再通过计量泵按比例泵入微通道反应器中,在正压条件下以一定反应温度、时间进行反应。其结果表明,在双乙烯酮含量为20%、氯气含量为10%、氯气与双乙烯酮摩尔比为1.05∶1.00、反应温度为-10℃、流速为60 mL/min、停留时间为1 min的反应条件下制备的4-氯乙酰乙酸乙酯产品,其产品收率达到96.7%,产品提纯后含量达到98%以上。

偶氮类染料中间体R4的连续流合成工艺研究

以2-氨基-4-硝基苯酚为重氮组分、β-萘酚为偶合组分,利用具有脉冲混合结构的微通道反应器进行连续偶合反应;考察了反应温度、反应时间、盐酸的用量对重氮化反应的影响,以及反应温度、反应时间、反应体系pH对偶合反应的影响。通过实验确定了较优的工艺条件为:2-氨基-4-硝基苯酚与β-萘酚摩尔比为1∶1.01、反应温度为20℃、助剂1与β-萘酚的质量比为3∶1、反应体系pH为6,该条件下反应的总收率为98.0%。研究结果表明,与间歇法相比,连续流工艺使反应时间缩短了近80%,反应收率提高了近5%,有利于降低原料消耗和工艺过程的能耗,提高生产效率。

微通道反应高效合成3,4-二氯苯胺

3,4-二氯苯胺是一种常用化工原料,可用于合成敌稗、敌草隆、利谷隆等农药,分散大红GA等染料,二氯苯基硫脲等医药。为了进一步提高反应转化率和生产效率,基于微通道反应,以3,4-二氯硝基苯为原料,经3%铂碳催化加氢合成3,4-二氯苯胺,并对反应温度、微通道反应模块数量和氢气压力等进行了优化研究。优化条件下,该工艺收率98%,产品含量>99.8%(GC),具有工业化应用前景与价值。

微通道反应制备甲基丙烯酸-3,4-环氧环己基甲酯的工艺研究

传统甲基丙烯酸-3,4-环氧环己基甲酯制备工艺易发生自聚合等副反应并产生副产物,且副产品混杂于目标产品中难以去除,导致产品收益率降低和生产成本升高。文章提出了微通道反应制备甲基丙烯酸-3,4-环氧环己基甲酯的工艺,详细阐述了工艺技术流程,并通过设计实验方案和比较方案,研究了微通道反应制备甲基丙烯酸-3,4-环氧环己基甲酯中工艺参数影响。

基于微通道反应器的芳香化合物硝化反应的研究

为解决传统釜式反应器进行硝化反应时放热量大、浪费严重、效率低的不足,提出了一种基于微通道反应器的硝化反应技术。以合成对硝基乙酰苯胺为研究对象,对不同反应温度、反应时间、反应混合比情况下的反应效果进行了分析。结果表明,在以微通道作为反应器的情况下,当反应温度25℃,反应时间为50s的情况下具有最佳的硝化反应效果。

通道结构对生物柴油反应效率的影响规律研究

设计了具有不同几何结构的通道,研究了通道结构对传质的影响。发现周向扰动可以促进通道内产生混沌对流,具有明显的强化传质作用。采用3D打印技术制备具有优选结构的微反应器,以大豆油和甲醇为原料制备生物柴油。结果表明,优化结构可以大幅度提升反应速率。

微通道反应-水热晶化法制备羟基磷灰石纳米粉体

采用微通道反应与水热晶化相结合的工艺路线,制备HAP纳米粉体。结果表明,增大反应物流量比或减小微通道高度会导致HAP粉体的颗粒粒径变小,增加水热温度或时间会提高HAP的结晶性和热稳定性,反应物流量比和水热温度是影响HAP纳米粉体制备的主要因素。当反应物流量比为5∶1,微通道高度为250μm,220℃下水热4 h时,实验可以制得平均粒径约为80 nm、粒度分布均匀、结晶度高的短棒状HAP纳米粉体。

微通道内催化表面气泡生长及脱离的可视化实验

采用聚二甲基硅氧烷材料(PDMS)制备矩形截面的微通道,并在微通道壁面上沉积Mn O2作为催化剂,采用高速摄影仪对通流过程中过氧化氢催化分解生成氧气气泡的过程进行了可视化实验研究,分析了反应物的浓度和流量对气泡生长速度及脱离直径的影响。结果表明:气泡在微通道内催化表面的生长及脱离过程呈周期性变化的趋势;气泡生长可以分为快速生长和缓慢生长两个阶段,当t<3 s时气泡处于快速生长阶段,催化反应主要受动力学控制,当t≥3 s时扩散控制占主要地位,气泡生长速度随反应物浓度的升高而增大;气泡脱离直径受反应物浓度影响较小,受反应物流量影响较大,而且随液相反应物Reynolds数的增大线性降低。

Sabatier反应器的小型化研究

针对中长期载人航天CO2处理与02循环再生问题,在Sabatier反应热力学分析的基础上,通过优化反应器高低温区的反应温度及进出口温度并预测冷却气体的最佳流量及出口温度,提出了适于载人航天的Sabatier反应流程及基于微化工技术的微反应器设计方案,制造出一套地面Sabatier反应试验样机.在H2/CO2摩尔比为3.5、原料气流量为4.3L/min、高温反应器温度为260-268℃、低温反应器温度为210-235℃的条件下,头现了4500小时稳定运行、耳转化率大于98%、系统压力降小于4kPa的结果,为未来实用微反应器的设计奠定了技术基础.

电子束重复曝光加工PCR微通道的工艺研究

对PCR微流控芯片通道中流体的流动特性进行了分析,发现流体在横截面为圆形的通道中流动时由摩擦引起的等效水头损失及表面张力均小于微矩形通道。以此为依据,将PCR芯片微通道优化设计成圆形通道。在JSM-5CF电子束曝光机上采用束斑尺寸80nm、能量20keV的电子束对1μm厚的聚甲基丙烯酸甲酯进行了单次曝光剂量40μC/cm2的8次重复增量扫描曝光实验,显影后得到的PCR芯片微圆通道轮廓清晰,边缘连续光滑。证明了电子束重复增量扫描曝光方式制作PCR微流控芯片微圆通道的可行性。

微通道反应-共沉淀法制备YAG纳米粉体

以碳酸氢铵为沉淀剂,采用微通道反应与共沉淀法相结合的方法制备出了钇铝石榴石纳米粉体。实验考查了溶液浓度、pH值、Nd3+掺杂等因素对合成纯相YAG纳米粉体的影响。结果表明增大沉淀剂浓度不利于纯相YAG粉体的制备,当沉淀剂浓度为0.4mol/L,Al 3+浓度范围为0.1～0.4mol/L的条件下均得到纯相YAG纳米粉体;采用优化的实验条件,体系pH值维持在8左右,以2%(原子分数)的Nd3+取代YAG中的Y3+,900℃保温4h得到纯相Nd∶YAG粉体,粉体平均粒径在40nm左右,分布均匀,呈近球形。

微化工技术在炸药制备中的应用研究进展

微化工技术基于微尺度下流动可控及混合、传递高效的特点,是实现化工过程绿色、安全、高效的重要途径之一。国内通过微化工技术合成了1-甲基-4,5-二硝基咪唑、3,4-二硝基吡啶、硝基胍、二硝基萘、硝化二乙二醇、硝化三乙二醇、三羟甲基乙烷三硝酸酯、1,2-丙二醇二硝酸酯、硝酸异辛酯等炸药和含能助剂,制备了CL-20微球和硝化棉基球形发射药;采用了内交叉趾并联多层化式HPIMM微混合器、玻璃微通道反应器、G1型脉冲式混合微反应器、芯片式微反应器、SIMM微反应器等不锈钢或玻璃材质微通道反应器,实现了物料的高效混合传递,提高了反应效率和过程安全性。

间硝基苯乙酮在微通道反应器中的连续流合成研究

在碳化硅材质微通道反应器中,以苯乙酮为原料、硝酸为硝化剂、浓硫酸为溶剂合成间硝基苯乙酮。考察反应物料摩尔比、混酸摩尔比、反应温度、反应停留时间等工艺参数对反应的影响并对其进行优化。结果表明,当n(苯乙酮)∶n(硝酸)∶n(硫酸)=1∶1.5∶2、反应体系温度为10℃、停留时间为110 s时,反应效果最佳。该工艺充分利用了微通道反应器优良的传质传热特点,有利于对反应的精确控制和降低能耗,并减少副反应的发生。

微反应器内连续重氮化/偶合反应进展

微反应器一般是指通过微加工和精密加工技术制造的小型反应器,其为微化工技术的核心部件之一。与传统的釜式反应器相比,微反应器具有很大的优势,顺应了高技术含量和可持续发展的要求。在化学化工、材料、生物等诸多领域的研究和生产过程中,微反应器都有着广泛的应用前景,这其中一大部分涉及到了危险或不稳定物质的合成过程及高放热反应过程等。本文主要介绍了国内外利用微反应器技术进行重氮化反应连续化的研究进展,以及利用微反应器进行连续重氮化/偶合反应合成偶氮染料及颜料的研究进展。微反应器技术使化学反应过程变得更快速、更安全、更环保,所以具有很高的工业应用价值,也是化工领域未来的发展方向之一。

微反应器中三羟甲基丙烷的制备

为改进间歇釜式合成三羟甲基丙烷(TMP)反应过程中所存在的耗时长、收率低等问题,研究了在微反应器中采用Cannizzaro歧化法连续高效合成TMP的工艺过程。实验考察了停留时间、反应温度、氢氧化钠/正丁醛物质的量比、甲醛/正丁醛物质的量比及正丁醛浓度等工艺参数对TMP收率的影响。结果发现:以氢氧化钠为催化剂、反应温度55℃、正丁醛浓度2.0 mol/L、甲醛与正丁醛物质的量比为5.0、氢氧化钠与正丁醛物质的量比为1.0及停留时间500 s的优化条件下,TMP收率可达85.9%,具有较好的工业应用前景。

微通道反应器中合成2,4-二甲基-6-硝基苯酚的连续流工艺的研究

在碳化硅材质微通道反应器中进行了2,4-二甲基-6-硝基苯酚合成研究。以2,4-二甲基苯酚、硝酸、二氯乙烷为原料,研究了硝酸质量分数、反应温度、反应物料摩尔比、反应停留时间等工艺参数对反应的影响并对其进行了优化。实验结果表明,当硝酸质量分数为30%、n(2,4-二甲基苯酚)∶n(硝酸)=1∶1.2、反应温度为40℃、停留时间为88 s时,反应效果最佳,产物收率为90.5%,纯度为98.4%。该工艺充分利用了微通道反应器在传质传热方面的优势,非常利于生产的安全及经济性能的提高。

微通道反应器在芳香化合物硝化反应中的应用进展

芳香化合物的硝化是常用的生产单元,采用传统釜式反应器进行硝化反应存在放热量大、选择性低、浪费资源、污染环境、存在安全隐患等问题。微通道反应器具有优良的传热、传质性能,可有效解决传统釜式反应器存在的问题,是一种安全、环保、高效的新型反应设备。综述了微通道反应器在芳香化合物硝化反应中的应用进展,包括以苯型芳香烃为底物的硝化反应及以非苯型芳香烃为底物的硝化反应。