浅析微化工技术在化学反应中的应用进展

浅析微化工技术在化学反应中的应用进展

李鼎俊1葛旭影2

1保定科林工程检测有限公司河北省保定市071000

2赛夫替河北检测技术有限公司河北省保定市071000

摘要：传统的化工技术通常要依靠大型化来降低生产成本，而微化工技术则以灵活轻便为研究重点，解决了传统化工技术装卸困难、生产控制困难、出产地要求高、运输不便等问题。对合理利用资源、保证生产安全、有效改善环境污染有着重要意义。当前微化技术的主要研究方向为微型设备的开发和应用。

关键词：微化工技术；化学；应用

1微反应器

微化工系统的构成是复杂而多样化的，其组成成分包括混合器、换热器、吸收器以及微反应器等，我们必须明确的是微反应器是系统的核心部分。微反应器的专用名词为微尺度或者是微结构反应器，它自身携带流动性能。微反应器的尺寸大小受微化工器件内部管道直径的限制，目前大多数尺寸在10-500μm范围内选取。微反应器与传统反应器相比较，在化学分子水平的反应中占据优势，因为此时它显示的尺度是极大的。基于这种情况，我们可以得出这样的结论:微反应器在化学反应中的应用，不能更改化学反应原理，也不能发挥本体动力学属性，但是它可以凭借自身流动性的特征，通过传递热能的途径强化化学反应过程。实践证明对微化工器的尺寸进行微微细化工作，化学反应就可以达到速率高，能耗低，工艺环保的目标。

2均相反应

均相反应大体上可划分为两种反应类型，一种是强发热自由基聚合反应模式，另一种是化学反应中间体和化学药物的合成。为了实现对第一种化学反应类型验证的目的，一些科研人员在分析大量的研究资料的基础上，积极的创建化学实验。在丙烯酸丁醋的聚合反应参与进微化工反应系统的研究中，科研人员重点对该化学反应系统内强放热自由基聚合反应的特征进行全面的研究。在该化学实验反应进程中，微反应器的流动性能得到发挥，实验结果表明:与传统的尺度反应器相比较，微反应器的应用，实现了聚合度密布分布的实验目标，同时化学反应器具中高聚合度物质颗粒几乎不存在，保证了化学反应的顺利进行，不会出现中途堵塞的恶劣现象。而化学反应中间体和化学药物的合成，一般是在低温的环境中进行的，这样化学反应物性质不稳定的状态才会得到有效的抑制，此时化学中间物或者生成物“多取代的现象”就会得到缓解。例如在二氯甲烷的化学反应中，研究人员必须对微反应器的温度进行合理的调控，一般温度控制在-78℃的环境中，此时单取代产物以及二取代产生的摩尔质量就实现了最大化。

3气一液反应

(1)氟化反应。该种化学反应使芳香族化合物苯、甲苯、酚等物质实现氟化的目的。微化工技术系统应用氟化反应，对芳香化合物通过氟化而形成的衍生物进行系统的研究。

(2)氯化反应。这里我们以2,4——甲苯二异氰酸醋(TDI)在微反应器的氯化反应作为实例，进行探究。有关数据显示，在常规尺度反应器中，TDI的转化率为60%时，目的产物选择性仅仅是40%，此时副产物选择性的比例略微大于40%；而在微化工反应器中，TDI的转化率为50%时，目的产物选择性大于85%，副产物选择性的概率少于5%，此时的时空收率是极高的。实验数据证明这一理论:微化工反应器内的化学反应在某种程度上对氯化反应具有促进作用。

4液一液反应

(1)硝化反应。目前，混酸硝化反应发展日趋成熟。我们知道该化学反应是放热的，热能放出的多少受微反应化学器传递性能的影响。例如在浓硫酸参与HNO3分解的化学反应中，浓硫酸发挥着催化的作用，使HNO3生产2N0+离子，此时硝酸中带有正电荷的离子通过油水两界面对有机分子进行攻击，最后形成一种硝基取代物。一般情况下，如果硝化反应中传质效果不理想，那么化学反应速率就会相对迟缓，此时极容易造成多种副产物多硝基取代物的生成。

(2)相转移耦合反应。科研人员利用微反应技术进行过这样的实验探究:把重淡盐溶液和耦合组分溶液分别注人两个型号相同的微化工反应容器中，搁置3s左右，使用电磁搅拌棒在烧瓶中进行搅拌搁置，此时研究者发现如果搅拌的力度增强，该化学反映速率就会随之加快，反之速率减慢，此时也会产生一些副反应，例如重淡盐不能完全分解，发生二耦合等现象。该实验结果表明，相转移耦合反应在最佳反应状态下，转化率高达85%，此时反应物形成沉淀；如果在这种情况下应用微化工反应器，化学物质可能会实现100%，化学反应过程中无沉淀产生。

5浅析微化工技术的作用

（1）使化学反应的各个步骤实现精准的控制，用量配置不精确的问题得到改善。

（2）安全可靠。自由基爆炸的后果得到有效的控制，使安全性低的化学反应得以进行。

（3）实现分布生产的目的。解决了化学原料成本以及生产资料设备不齐全的问题。

（4）达到人与自然友好相处的目标。微化工技术的应用，使化学成本降低，用料减少，废物生成量少。

6化学器在化学化工中的应用

（1）进一步缩小反应时间。微反应器能够更好的进行化学物质的反应，并且在这个过程中节省反应时间，其中主要是因为微反应器可以借助传质以及传热系数的值较大这种高效率的反应过程将化学物质进行更加全面的转化，并且在反应的过程中将时间进行缩减，使得整体的反应过程更加高效，反应的过程完全符合技术的要求，对实际化工生产管理提供必要的条件。

（2）提升转化的效率和质量。微反应器进行反映的过程中相较于传统的反应过程，经常使用乙酸酐和醋酸钾等物质进行反应，但在进行反应的过程中因为物质的不稳定性，容易造成试剂反应中出现反应不完全的情况，严重的时候会造成堵塞，产生一定的危险，虽然在化学化工技术进步的过程中，使用了三乙胺代替，但是实际的效果并不理想。而使用微反应器可以将溶剂先进行预备的混合，然后进行预加热，这样可以进一步提升温度，加快反应的效率，保证反应达到100%，相较于传统的反应方法该方法在使用中更加具有高效性。

（3）实现实验高温高压的需要。采用传统的方法进行化学实验，温度最高只能达到250℃，压强最高控制在1.3MPa，这样的反应环境会造成反应时间的延长，反应状况不彻底，造成整体的反应受到影响。但是使用微反应器可以通过甲苯溶液作为试剂，通过一定的优化将反应的温度和压强进一步提升起来，将反应的过程中出现的温度和压强进行更好的控制，使得反应的纯度不断的增加，回收率也大幅度增加，其中出现的杂质较少，将化学化工过程进行更加全面的整合。传统的温度增加的方法仅仅提高了反应的时间，但是增加了反应物种的杂质，影响反应的纯度。而微反应器将温度和压力都进行控制，并将其中的各项指标进行更加平衡的控制，进一步保证反映符合化工化学发展的需要。

7结束语

近些年，微化工技术得到广泛的应用以及发展，为化工企业带来了丰厚的经济效益。但是我们不应该满足现状，应该积极的对该技术进行更深层次的探究，力求使微化工技术处干不断改革更新的优质状态中，使其更好的为人类服务。

参考文献:

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