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微通道反应器具有更高的效率和选择性

更新时间:2023-05-24      点击次数:782
  微通道反应器是一种用于化学反应的小型设备,其尺寸通常在毫米或亚毫米级别。相比传统的批量反应器,它具有更高的效率和选择性,并且可以处理较小的反应物体积。
 
  基本结构由通道、催化剂和反应物组成。通道的设计和形状对反应的速率和选择性有重要影响。通过调整通道的长度、宽度和深度,可以控制反应物在其中的流动速度和混合程度,从而提高反应效率。此外,该反应器还可以集成多个反应区域,以实现串联反应或并联反应,进一步提高反应的效果和灵活性。
 
  工艺强化是连续制造的一个重要方面,其目标是减少设备尺寸、成本、能耗、溶剂和废物产生。微反应器技术是工艺强化的一个重要手段,旨在通过工艺强化实施连续加工,并最终提供可持续的原料药规模化生产。
 
  氯化物是原料药合成中的良好中间体,但由醇合成氯化物需要高毒性和废物密集型氯化剂,如亚硫酰氯、磷酰氯、新戊酰基氯化物、Vilsmeier试剂、甲苯磺酰氯、2,4,6-三氯-[1,3,5]三嗪、DMF、草酰氯和光气等。通常氯化剂以化学计量或过量使用,会导致大量有毒、有害废物的产生。
 
图1. 由氯化物产生的衍生物
 
  理想的工艺是通过氯化氢(HCl)将醇转化为氯化物,这将最大限度地减少废物的产生。但这一过程需要解决氯化氢的腐蚀问题。
 
图2. 氯化氢(HCl)将醇转化为氯化物
 
  为了解决氯化氢(HCl)在工艺过程中腐蚀问题,荷兰Technische Universiteit Eindhoven的研究者将操作平台分为干区和湿区来处理腐蚀性氯化氢。
 
  微反应器为气液反应提供了一个很好的平台,它具有高的比表面积,从而获得高的传热和传质速率。此外,由于微反应器的持液体积小,在进行连续反应时只需要对持液体积加压,其本质安全的特性允许对广泛的工艺条件进行工艺强化研究。

催化剂在微通道反应器中也起着至关重要的作用。由于反应容器非常小,因此需要使用高效的催化剂来增加反应速率和选择性。常见的催化剂包括金属纳米颗粒、金属氧化物和酶等。这些催化剂的微观结构和表面化学性质可以通过调整反应条件进行优化,以实现更高的反应效率和选择性。
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