流动化学


流动化学,也称为连续流或柱塞流化学,是一种在连续流动的流体中进行的化学反应。反应物被泵入一个混合装置中,然后流至温度受控的管路、管道或者微结构反应器中直至反应完成。

为了促进所需的反应,通常混合装置和反应器都要维持在一个合适温度。但是,为了促进电化学或光化学反应,也会将反应物暴露于电通量或者光子通量中。

    间歇处理 vs 流动处理

    与传统的间歇化学相比,流动化学具有以下优点

    操作危险物质时反应更安全 卓越的散热功能保证能安全地操控高放热反应。与间歇处理相比,流动化学能使任何时候处理的危险物质量最小化。

    产气反应更安全。在流动处理中,产气的最大速率取决于反应试剂的泵出速率。间歇反应器无法控制产气速率,可能会导致爆炸。

    高压反应更安全。流动反应器不需要顶部空间。这样消除了与高压压缩气体/蒸汽相关的危险。

    提供间歇反应器不能轻易实现的反应条件。在流动处理中,反应时间能精确控制到几秒钟或更短的时间,可以快速生成在另一反应步骤中立即需要的活性中间体。

    加快反应速率。流动反应器能够简便、安全地增压。这使反应温度远远高于溶剂正常沸点,从而使反应速率比回流条件下快 1000 倍。

    能快速地扩大反应规模。众所周知,间歇反应规模放大存在很多困难。流动反应可以很容易地扩大,通过增加时间、增大流速及相应地使用更大的反应器就能够实现。

    整合下游工艺。下游工艺、后处理和分析都可以整合到流动处理过程中。如可以增加水相后处理、金属清除柱或离子交换树脂等操作。紫外线、电导率、pH 及 FTIR 等在线分析技术都能容易地实现。

    反应优化和试剂筛选。流动化学添加自动化程序后能快速改变反应条件并可自行进行小试反应。可以给系统添加自动取样器,这样就能进行库合成或试剂/催化剂筛选。

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连续流反应器的基本知识介绍

连续流反应器即微通道反应器,是采用精密加工技术制造的特征尺寸在10 ~ 300微米之间的微反应器。微反应器的“微”并不意味着微反应设备的外部尺寸小或产品产量小,是指工艺流体的通道处于微米级。连续流反应器可以包含数千万个微通道,因此也可以实现高产量。


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