微反应器在硝化反应中的具体应用简析

微反应器在硝化反应中的具体应用简析

邢峰

中国五洲工程设计集团有限公司 北京市 100053

摘要：现阶段，我国化工领域得到了长足的发展，并在多个方面取得了比较好的成绩，本文就硝化反应邻域内对于微反应器的应用和作用进行了阐述和分析，并做出了相对应的总结。

关键词：微反应器；应用；作用；硝化反应

前言：微反应器的产生源于微加工技术，将换热、混合、分离、反应等操作单元融为一个整体操作流程的反应性器材。现在的化工企业在硝化反应实验中均会广泛的应用到微反应器，因其具备处于强放热反应实验时的传质传热效率高、安全性能好、持液量低、生产工艺环保、产生的酸性工业废水少、能够连续操作、周期短以及无放大效应等优点，能够使化工厂在进行硝化实验时得到更加精准的实验数据，从而为后续的生产任务奠定坚实的生产数据基础。

一、微反应器的特点

有利于更加精准的掌控反应时间。使用微反应器，在进行实验的工作过程中，能够通过对整体的控制来保证试验制剂的流动和流速频率，用以更好的展示出中间体的配置流程，当需要对物质进行分解作用时，需要把一部分物质放到下一个反应区域中，这种反应方式非常适用于反应过程，能够科学的控制试验物质的反应时间，让实验所取得的效果更佳。

高度集成化物质实验过程，将微加工技术通过微反应器投入到化学反应中，在此基础上对原件加以改进，能够有效的将实验过程中发生的细微变化展现并记录到原件感应器上，能够更好的监督并控制实验全过程，采用这样的监控方式，能够把实验过程和实验节奏掌控的更加彻底。

混合效率和换热效率比较高，当处于化学反应阶段时，因其管道短，导致雷诺系数偏低，所以反应器的传热功能和传质功能会比较强，在这样的情况下可以进一步加强对反应时间的掌控，使传热过程增加，扩大通量，给化学实验提供必要的时间条件，让整体的实验结果更加具有真实性^[1]。

二、微反应器在硝化反应中的具体应用

（一）以芳杂环化合物为底物的硝化反应

从事相关研究工作的科研人员使用微反应器在实验过程中对吡啶（5b）化合物在正常状态下的硝化合成现象展开了研究工作。处于釜型硝化反应过程中，其具体的绝热温度要达到76℃，当实验目标（5b）处于温度81℃的实验环境下（硝酸发烟时）就会发生分解现象，反应热并不能随时排出，仪器内更会发生“热点”等等安全隐患。但是如果使用微反应器，就可以实时控制反应体系的真实温度，让其自身温度始终处于1.8℃以下，进而有效的避免发生副反应^[2]

。

有关科研人员在进行吡啶类化合物相关的硝化反应实验时，做出了相关的研究结论，重新设计背压阀装置，用来控制反应时的温度，进一步遏制非目标产物二硝化衍生物产生^[3]。

（二）以脂肪族化合物为底物的硝化反应

使用微反应器来观察异辛醇混酸物质的硝化反应实验，并对所需实验条件展开研究。在大多数情况下，异辛醇物质的硝化温度均低于15℃，但是使用微反应器对其进行硝化反应实验，可以将温度控制在23到41℃之间，并且没有副反应发生，其实际转化率高达98.1%。正因为微反应器自身的传热效率高，所以能够保证其总体温度处于恒定状态，避免发生局部过热的现象，进一步降低了负担应发生的可能性，即便在试验温度极高时，硝化反应实验的安全性也能够得到保障。

曾有科研人员利用微反应器制成了硝化甘油等化合物质。根据实际调查活动了解到：国内某化工企业的工作人员利用微反应器设备做出了硝化甘油的合成实验，并且实验具有持续性，并且其反应过程安全性良好，可控制性高，反应时间短，企业完全可以达成自动化生产，同时还能够保证产品的实际质量良好，不但选择性好、纯度高，其废水处理工作也更加容易，能够满足国家政策对化工企业做出的环保要求^[4]。并且，微反应器还具有效率高、安全性高，硝化反应产物爆炸品在设备中存药量小，占地小，设备投资少等一系列优点，宜广泛推广。

（三）以含氮脂肪族化合物为底物的硝化反应

德国早在2010年就已经使用微化工反应手段合成了新式的增塑剂DNDA57（其中主要包含以下三种类型的二硝化合物，即DNDA7、DNDA6、DNDA5）,与此同时，使用远程控制式微反应器，还同时制备了千克级别的含能材料，并以此成功构建了将玻璃微反应器作为实验主导地位的远程实验控制、自动化微反应类型的化工车间，能够更加有效的完成硝酸酯等类似的含能材料合成工作，并且其安全性更高，后期的淳化工作也能取得更加好的效果，在此基础上还能够提升生产效率，达到150g/min。从事相关工作的科学研究人员使用康宁G1式新型微反应器，成功的获得了硝基胍，其硫酸液体的主要成分用硫酸胍液体代替了原本容易发生爆炸的硫酸胍固体，保证了硝基胍的连续制备性。通过对微反应器的合理利用和科学使用，能够在多方面提高原有的硝化何物质的产量，进一步为化工企业的发展提供充足的动力，也为我国的化工领域发展注入了活力。

结论：

综上所述，在现代化工厂的生产活动中使用微反应器能够有效的促进我国化工行业和制药行业的良好发展，并且在热稳定性控制工作方面和混合控制方面也有着很好的工作性能。与此同时，还能够在低容积优化、催化方面稳定的发挥其安全性高、成本低、环保等优质特性，和传统的间歇式工作模式相比具有很大的优势。在日后的新工业时代发展背景下，现有的微反应器还会朝着智能化、微型化、信息化、连续化、安全化方向发展，在硝化反应实验中，微反应器自身所具备的优越性和应用范围也会表现的更加突出。

参考文献：

[1]曾丽媛，毛明珍，王威，etal。ApplicationofMicroreactorsinNitration%微反应器[2]在硝化反应中的应用[J]。化学试剂，2018，040(011)：1054-1058，1076。

[3]刘兆利，张鹏飞。微反应器在化学化工领域中的应用[J]。化工进展，2016，35(01)。

[4]王晓峰。微反应器在化学化工领域的应用[J]。石化技术(6期)：144-144。