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连续流反应器系列三之流动化教学 2019-09-14

现代化工业发展以绿色可持续为前提,减少三废的排放,提高能量转换率,加快再生资源的开发。而传统的釜式反应由于传质传热的限制,实时在线监测不精准等缺点,难于满足现代工业发展的高要求,致使环境污染严重。连续流反应器术从根本上克服了传统釜式反应的不足,近年发展迅速。

英国,美国等多数工业发达国家正在逐步将传统的釜式反应器转变为连续流反应器,而且许多著名企业已经成功应用连续流工艺进行生产,如辉瑞、惠氏、罗氏制药、诺华制药、帝斯曼集团,英国的阿斯利康公司等。

目前该技术日趋成熟,未来化工行业的趋势,企业需要大量相关有连续流背景的技术人员,因此多所世界著名高校将连续流化学单独开设课程,如苏黎世联邦理工学院化工学院、卡迪夫大学、华盛顿大学、根特大学、美国东北大学化学院、普渡大学、赫尔大学、马斯特里赫特大学等。

目前国内四川大学,中山大学将微通道反应技术教学课程加到化学化工教学课程中(本科、研究生教学),旨在加强学生对连续流技术的理解和技术推广,配置多套实验室用途的微通道反应器+一套中试设备。学生分组进行微通道实验(4-5人一组,采用labtrix start进行教学方法手册中的试验)、老师操作中试生产设备(采用kiloflow做同一实验)。对比试验条件、结果和相关数据,可以验证微通道反应无放大效应,并且操作过程安全、自动化控制,让学生真正能体会到流动化学的魅力所在。


Labtrix Start连续流微反应器用于教学演示的优点



Labtrix Start 连续流微反应器现已在多个高校用于教学演示,其配置包括:温度控制器,两个泵,一个反应器支架,多个反应器芯片, “Micro Reaction technology on Organic Synthesis”教科书一本,教学方法一套及流动化学计算软件一套。

Labtrix  Start 连续流微反应器用于教学演示可以有助于学生理解连续流动化学技术,培训学生操作连续流反应器技能,及培养学生开发新型流动化学反应的能力。Labtrix  Start 连续流微反应器用于教学演示具有以下优点:


  • 设备体积小巧:如图1,系统共分为4部分,每个部分尺寸均约为20cm×10cm×10cm(长×宽×高)。

图1 Labtrix? Start连续流微反应器整套设备

图1 Labtrix Start连续流微反应器整套设备



  • 反应直观:反应器芯片是透明玻璃材质,流体流动及反应过程清晰可见。


图2随反应进行反应器芯片中液体颜色逐渐加深

图2 随反应进行反应器芯片中液体颜色逐渐加深

反应时间短:保留时间1.2 s-100min,每天可完成20-30组不同的实验条件筛选或动力学曲线绘制。


图3 不同温度下的动力学曲线

图3 不同温度下的动力学曲线

反应多样性:不同规格反应器芯片有2-5个试剂入口,可实现多步反应。

图4 反应器芯片示意图

图4 反应器芯片示意图


应用条件范围广:系统适用于-15℃至+195℃,20bar压力下的反应条件,可安全演示危险反应及快速强放热反应,如硝化反应,叠氮化反应,丁基锂反应等。

操作简单:实验过程中温度,压力设置可通过数字键盘或旋钮简单设置,而且Chemtrix.B.V公司配套有相关教学方法手册以及流动化学计算软件,可帮助学生快速理解转换泵速及停留时间的关系,提高实验效率。

连续流反应器高校用户评论

荷兰南方大学应用多套Labtrix Start 连续流反应器应用于微反应器技术实验教学和早期实验条件摸索。Gino van Strydonck教授说 “在南方大学,我们希望学生学习、接触最先进的实验技术、设备。我们建立了微反应器实验室,选用Labtrix Start用于微反应器实验教学和优化、筛选反应条件。 ”

比利时根特大学实验室有一套Labtrix Start连续流反应器和 一套 KiloFlow 微通道反应器,用于早期方法研究和放大实验。Stevens教授说:“是时候让学生接触连续流技术,并让他们实际操作,领悟连续流技术带来的变革,这样,他们一旦进入工厂,可以将新的技术应用于生产”。



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