解锁大宗化学品微反合成,实现高通量和低投入

微通道、微反应器技术是一种高效、安全的颠覆性技术,被业界称为未来科技革命和产业变革,但产能低、成本高、通用性差、性价比低是用户的常规感受。下面介绍一家专业微反应器技术公司,其独特的设计可满足化工企业不同规模快速、中速化学合成,本质上实现“一替多”、“一键自动运行”、“产能巨大”、“低投入快速回报”、“无放大效应”的大宗化学品合成。

2021年及2022年上半年,中山致安化工科技有限公司(以下简称中山微反)高度重视强化战略科技力量,不断加大研发投入,通过技术创新,大通量微反应器研发成功,并陆续在江苏扬农化工股份有限公司、新发药业有限公司、珠海保税区丽珠合成制药有限公司等大中型企业投入运行。目前已成功应用于氧化、缩合、环化、硝化等反应类型,其中江苏扬农化工股份有限公司是中国著名农药生产商及“绿色工厂”示范单位,其运行的硝化微反应器应用于农药生产,通量超过20000m³/a。新发药业有限公司运行的环化微反应器产能也接近10000吨/套,各项数据指标均明显优于进口微反应器。

中山微反致力于替代反应釜、固定床、管式反应器等传统化工合成装备。突破了传统微反应器的不足,打破化工企业对于微反造价高、实用性低的印象,助力企业安全生产、提高产能、节能减排。中山微反现已成功开发出3D打印微反应器及碳化硅微反应器,案例应用结果表明,其收率、转化率及效益均超越其它合成装备,三废和能耗远低于其它合成装备。从长期使用来看,该微反技术成本及后期产生的成本均远低于传统化工装备的成本。

提问1:微通道、微反应器连续流装备投入成本高、应用类型少,如何为化工合成企业产生效益?

首先是技术的突破,中山微反使用3D打印技术制造微通道反应器,解决了微反应器“有结构设计无工业化产品”的尴尬境地,加上碳化硅加工技术的成熟,制造成本已经下降到10~30万元/升持液量。

以持液量6L为例,产能10000m³/a为例:

1.微反应器成本90万元;

2微反专用泵成本25万元;

3.浙江中控一键自控系统30万元;

4.总预算200~300万元。

一套微反应器能替代10~20m³的反应釜,尽管其投资成本微高于传统装备综合投入成本,但在场地占用、辅助设备、能耗、耗材、三废、人力等综合成本方面均大幅度下降,长期来看,微反应器的成本是远低于传统装备。

提问2:有哪些案例具有显著效益?

化工行业一直处于规范提升的环境中,微反应器小试、中试成功的案例,基于各方面的原因,同步进行产业化放大仅有少数部分。以珠海保税区丽珠合成制药有限公司为例,传统的反应釜进行氧化反应,产物和原料在体系中均不稳定,收率、产率波动大,有些批次产品难以处理合格,采用中山微反工业化微反应器生产后,产品收率全部达到指标,每年节约过千万元原料消耗;江苏扬农化工股份有限公司某硝化反应释放大量的热量,采用中山微反的反应器,轻松解决产能问题,实现本质性安全;新发药业有限公司采用万吨通量微反后,成本和生产效率明显改善,已经启动上下游原料的传统工艺向微反工艺技改。

20000m³/年农药中间体合成微反应器   

微反应器与传统反应釜的价格对比

提问3:贵司的微反应器单套产能最大有多大?

中山微反秉持“技术创新就是企业生命,做有价值的技术服务”理念,成功开发3D打印微反应器,流道截面可以达到500~1000mm²,理论上可以实现30000~50000 m³/套的产能。碳化硅微反应器流道截面可以达到300~500mm²,理论通量可以实现20000~30000m³/套产能。

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3D打印高压耐腐微反应器  

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高通量碳化硅微反应器

提问4:贵司微反应器技术有何特别之处?

总体而言,国内微反应器技术是不断迭代更新,中山微反微通道技术差异体现在五方面:一、内外夹套结构,解决换热效率问题;二、微流道、高截面积、低压降流道,解决传质问题;三、设备满足工艺需求,满足快速、中快速反应,停留时间可以达到20分钟;四、配备平推流合成所需的精准进料系统,精准控制进料比例;五、成熟流程配置经验,高配置保持设备的先进性。

提问5:微反应器连续流装备适用于哪些化学体系?

微反应器对于以下体系有显著效果:

1.高粘度体系;

2.快反应体系;

3.非均相体系;

4.温度敏感体系;

此外,更有意义的使用场景包括50~500J/mL的中速反应,如缩合、酯化、氨解、加成、聚合、脱羧等滴加时间长、产能大的反应类型,这是管式反应器难以胜任的放热及腐蚀场景。同时,有些反应(氧化反应、缩合反应、加成反应……),停留时间需要3~10分钟,在微反应器里也是可以实现较好的预期效果。

微反工艺是否成功,主要评估四方面要素:1、能否实现稳定精准进料;2、稳定的流场实现良好传质效果;3、热交换能力与通量匹配;4.微反应器结构能适应反应机理。

提问6:公司目前对现有微反业务方向有何规划?

前瞻性的化工合成技术,离不开对原料、工艺方法和装备的适应性。中山微反的微反装备及技术服务,本着为客户实现轻松合成、产生效益为目标,上门为客户完成小试工艺筛选、中试工艺验证。另外,全新合成工艺路线的微反工艺的定向开发,也在筹备组织中。


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