解鎖大宗化學品微反合成,實現高通量和低投入

微通道、微反應器技術是一種高效、安全的顛覆性技術,被業界稱為未來科技革命和產業變革,但產能低、成本高、通用性差、性價比低是用戶的常規感受。下面介紹一家專業微反應器技術公司,其獨特的設計可滿足化工企業不同規??焖?、中速化學合成,本質上實現“一替多”、“一鍵自動運行”、“產能巨大”、“低投入快速回報”、“無放大效應”的大宗化學品合成。

2021年及2022年上半年,中山致安化工科技有限公司(以下簡稱中山微反)高度重視強化戰略科技力量,不斷加大研發投入,通過技術創新,大通量微反應器研發成功,并陸續在江蘇揚農化工股份有限公司、新發藥業有限公司、珠海保稅區麗珠合成制藥有限公司等大中型企業投入運行。目前已成功應用于氧化、縮合、環化、硝化等反應類型,其中江蘇揚農化工股份有限公司是中國著名農藥生產商及“綠色工廠”示范單位,其運行的硝化微反應器應用于農藥生產,通量超過20000m3/a。新發藥業有限公司運行的環化微反應器產能也接近10000噸/套,各項數據指標均明顯優于進口微反應器。

中山微反致力于替代反應釜、固定床、管式反應器等傳統化工合成裝備。突破了傳統微反應器的不足,打破化工企業對于微反造價高、實用性低的印象,助力企業安全生產、提高產能、節能減排。中山微反現已成功開發出3D打印微反應器及碳化硅微反應器,案例應用結果表明,其收率、轉化率及效益均超越其它合成裝備,三廢和能耗遠低于其它合成裝備。從長期使用來看,該微反技術成本及后期產生的成本均遠低于傳統化工裝備的成本。

提問1:微通道、微反應器連續流裝備投入成本高、應用類型少,如何為化工合成企業產生效益?

首先是技術的突破,中山微反使用3D打印技術制造微通道反應器,解決了微反應器“有結構設計無工業化產品”的尷尬境地,加上碳化硅加工技術的成熟,制造成本已經下降到10~30萬元/升持液量。

以持液量6L為例,產能10000m3/a為例:

1.微反應器成本90萬元;

2微反專用泵成本25萬元;

3.浙江中控一鍵自控系統30萬元;

4.總預算200~300萬元。

一套微反應器能替代10~20m3的反應釜,盡管其投資成本微高于傳統裝備綜合投入成本,但在場地占用、輔助設備、能耗、耗材、三廢、人力等綜合成本方面均大幅度下降,長期來看,微反應器的成本是遠低于傳統裝備。

提問2:有哪些案例具有顯著效益?

化工行業一直處于規范提升的環境中,微反應器小試、中試成功的案例,基于各方面的原因,同步進行產業化放大僅有少數部分。以珠海保稅區麗珠合成制藥有限公司為例,傳統的反應釜進行氧化反應,產物和原料在體系中均不穩定,收率、產率波動大,有些批次產品難以處理合格,采用中山微反工業化微反應器生產后,產品收率全部達到指標,每年節約過千萬元原料消耗;江蘇揚農化工股份有限公司某硝化反應釋放大量的熱量,采用中山微反的反應器,輕松解決產能問題,實現本質性安全;新發藥業有限公司采用萬噸通量微反后,成本和生產效率明顯改善,已經啟動上下游原料的傳統工藝向微反工藝技改。

20000m3/年農藥中間體合成微反應器   

微反應器與傳統反應釜的價格對比

提問3:貴司的微反應器單套產能最大有多大?

中山微反秉持“技術創新就是企業生命,做有價值的技術服務”理念,成功開發3D打印微反應器,流道截面可以達到500~1000mm2,理論上可以實現30000~50000 m3/套的產能。碳化硅微反應器流道截面可以達到300~500mm2,理論通量可以實現20000~30000m3/套產能。

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3D打印高壓耐腐微反應器  

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高通量碳化硅微反應器

提問4:貴司微反應器技術有何特別之處?

總體而言,國內微反應器技術是不斷迭代更新,中山微反微通道技術差異體現在五方面:一、內外夾套結構,解決換熱效率問題;二、微流道、高截面積、低壓降流道,解決傳質問題;三、設備滿足工藝需求,滿足快速、中快速反應,停留時間可以達到20分鐘;四、配備平推流合成所需的精準進料系統,精準控制進料比例;五、成熟流程配置經驗,高配置保持設備的先進性。

提問5:微反應器連續流裝備適用于哪些化學體系?

微反應器對于以下體系有顯著效果:

1.高粘度體系;

2.快反應體系;

3.非均相體系;

4.溫度敏感體系;

此外,更有意義的使用場景包括50~500J/mL的中速反應,如縮合、酯化、氨解、加成、聚合、脫羧等滴加時間長、產能大的反應類型,這是管式反應器難以勝任的放熱及腐蝕場景。同時,有些反應(氧化反應、縮合反應、加成反應……),停留時間需要3~10分鐘,在微反應器里也是可以實現較好的預期效果。

微反工藝是否成功,主要評估四方面要素:1、能否實現穩定精準進料;2、穩定的流場實現良好傳質效果;3、熱交換能力與通量匹配;4.微反應器結構能適應反應機理。

提問6:公司目前對現有微反業務方向有何規劃?

前瞻性的化工合成技術,離不開對原料、工藝方法和裝備的適應性。中山微反的微反裝備及技術服務,本著為客戶實現輕松合成、產生效益為目標,上門為客戶完成小試工藝篩選、中試工藝驗證。另外,全新合成工藝路線的微反工藝的定向開發,也在籌備組織中。


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