微反应器技术

微反应器的放大
微反应器可实现“数增放大”，即一个通 道代表一个反应器，其放大仅为数量的叠 加，避免传统放大过程的放大效应。 微反应器的放大装置既具有连续反应的稳 定性，又可以灵活地调节产量，实现按需 生产。 微反应器的推广可以实现“手提型的化工 厂”。
微反应器放大装置
The Photograph of a Pilot Plant
相转移重氮偶联反应 Hideaki Hisamoto, Takumi Saito et al, Chem.Commun.24,2662(2001)
微反应器中的两相反应（II）
250um宽， 100um深， 3cm长。
反应条件：0.001M 5-甲基间苯二酚的 乙酸乙酯溶液和0.0001M4-硝基重氮苯 的四氟硼酸盐水溶液，流速10ul/min， 线速度1.3cm/s，水油界面8,000m2/m3。 重氮盐转化率100%!无二取代物！ 无二取代物！ 重氮盐转化率 无二取代物
来自百度文库通道电镜图
典型尺寸是10-300um
集成反应器和换热器的微反应器
燃烧/汽化器
典型的微反应器装置
降膜反应器
混合器
微反应器的制造
适用材料：硅片，石英， 硬质玻璃，金属。 常用方法：光刻法等。
微反应器的特点
通道内流动为层流。 比表面积大，传热能力强，控温容易。 分子扩散距离短，传质快。 可实现“数增放大”，无放大效应。 适用于： 1. 强放热反应； 2. 快反应； 3. 易燃易爆反应。
微反应器中甲苯的直接氟代（I）
Schiemann 反应
NH2 NaNO2+HCl H2O N2+Cl NaBF4 -BF3,-N2 N2+BF4 F
直接氟代
CH3
+ F2
CH3
+
CH3 F
+
CH3
+
HF
F F
K.Jahnisch, M.Baerns et al, J.Fluorin Chem.105,117(2000）
Seminar I
微反应器技术
微反应器中的化学反应
李健 指导教师: 奚祖威 研究员 高爽 副研究员
纲
要
微反应器概述 微反应器的制造方法 微反应器的特点 微反应器中的化学反应 微反应器的放大 研究现状和应用前景
概 述
微反应器是一种单元反应界面宽度为 微米量级的微型化的化学反应系统， 是90年代兴起的微化工技术。 它与微换热技术、微混合技术经常一 起使用。
目前的研究现状和应用前景
正从实验室阶段向工程开发阶段过渡； 国外：IMM；PNCL； 国内：DICP group903； 微反应器技术及微化工技术的进一步发展将 给现代化工技术带来革命性的影响。
谢
谢！
微反应器中甲苯的直接氟代(II)
降膜反应器 通道截面为 100um*300um 液膜厚度30-37um 气液界面面积为 27,000m2/m3
微反应器中甲苯的直接氟代(III)
反应条件： 50%F2/N2，10%C6H5CH3/CH3CN，液体流速 19.6ml/h，反应温度-16℃，气液摩尔比为200。 结果： 转化率76%，选择性37%，产率28%。
微反应器中的均相反应(III)
reactor batch T-shaped tube(φ=500um) Micromixer(channel width 25um) 4(%) 37 36 92 5(%) 32 31 4 4:5 54:46 54:46 96:4
微反应器的控制
温度控制
停留时间控制
微反应器中的两相反应（I）
Schieman反应结果： 20-27%
微反应器中的均相反应(I)
CO2Me N Bu
CO2Me N Bu
+
-2e,-”SiMe3” -78℃, CH2Cl2
CO2Me N+ Bu
2
OMe N MeO OMe CO2Me Bu +
SiMe3
1
OMe
+ MeO OMe
-78℃ CH2Cl2
2
3
OMe MeCO2C N Bu MeO N OMe CO2Me Bu
4
5
Seiji Suga, Alichiro Nagaki et al, Chem.Commun.354(2003)
微反应器中的均相反应(II)
反应条件：0.05M烯胺阳离 子和0.042M甲氧基苯的二氯 甲烷溶液，注射泵控制，流 速5ml/min，逆流混合，恒 温-78℃反应。出混合器后， 用三乙胺终止反应。