在流動(dòng)化學(xué)連續(xù)反應(yīng)過(guò)程中,，壓力是影響反應(yīng)的重要參數(shù)之一。
尤其對(duì)于有氣體參與的反應(yīng)：加氫反應(yīng),、氧氣氧化反應(yīng),、超臨界反應(yīng)、部分Diels-Alder反應(yīng),、氨解反應(yīng)等,；反應(yīng)過(guò)程有氣體產(chǎn)生的反應(yīng)：重氮鹽的取代反應(yīng)、氮賓吲哚合成反應(yīng)等和低沸溶劑強(qiáng)化條件反應(yīng),，連續(xù)流設(shè)備配備壓力控制器是*,。
本文主要分析在連續(xù)反應(yīng)過(guò)程全自動(dòng)在線背壓調(diào)節(jié)方案的優(yōu)勢(shì),，相對(duì)于傳統(tǒng)手動(dòng)調(diào)節(jié)壓力，全自動(dòng)在線背壓調(diào)節(jié)可有效地減少人為操作誤差因素,，避免反應(yīng)體系壓力波動(dòng)現(xiàn)象,，實(shí)現(xiàn)恒流恒壓。此外,，還有2例背壓實(shí)驗(yàn)案例供大家參考,。
連續(xù)流反應(yīng)
壓力的影響不容忽視
壓力影響反應(yīng)效率：對(duì)于有氣體參與的反應(yīng)，壓力可以改變氣體的溶解度,，增加底物接觸,，通過(guò)對(duì)壓力改變提高反應(yīng)的效率快速優(yōu)化出*的工藝參數(shù)。
壓力影響反應(yīng)時(shí)間：連續(xù)流反應(yīng)中一種試劑是氣體或引入惰性氣體時(shí),，通過(guò)增加反應(yīng)器壓力,，將氣體占據(jù)的實(shí)際體積降低。這將為反應(yīng)的液體部分留下更多空間,，從而提高反應(yīng)器的利用率和生產(chǎn)率,。
壓力可強(qiáng)化反應(yīng)條件：常壓下溶劑擁有固有的沸點(diǎn)，通常實(shí)驗(yàn)溫度低于溶劑沸點(diǎn),，當(dāng)此溫度不能達(dá)到反應(yīng)效果時(shí)需要更換更高沸點(diǎn)溶劑,，更換溶劑可解決問(wèn)題同時(shí)也會(huì)增加反應(yīng)后處理復(fù)雜程度。連續(xù)反應(yīng)過(guò)程中可通過(guò)提高壓力,，提高試劑的沸點(diǎn),，使溫度篩選范圍更寬，在使用同一溶劑的情況下達(dá)到更好的反應(yīng)效果,。
目前實(shí)驗(yàn)室連續(xù)流反應(yīng)壓力控制以傳統(tǒng)手動(dòng)方式調(diào)壓控制,。
手動(dòng)方式壓力控制存在的弊端：
出現(xiàn)反應(yīng)體系壓力波動(dòng)現(xiàn)象：傳統(tǒng)手動(dòng)方式調(diào)壓存在滯后，且無(wú)法保證壓力穩(wěn)定時(shí)間,，手動(dòng)調(diào)節(jié)反應(yīng)器中的微·小壓力變化數(shù)值費(fèi)時(shí)費(fèi)力,，因調(diào)節(jié)滯后而造成工藝參數(shù)不穩(wěn)定和數(shù)據(jù)不準(zhǔn)確現(xiàn)象。
解放雙手
全自動(dòng)在線背壓調(diào)節(jié)方案
為避免出現(xiàn)反應(yīng)體系壓力波動(dòng)現(xiàn)象,，更好地解決反應(yīng)器中的恒流恒壓問(wèn)題,，歐世盛（北京）科技有限公司自主研發(fā)生產(chǎn)的BP系列全自動(dòng)在線背壓調(diào)節(jié)器上市三年多以來(lái)，已經(jīng)成功解決了上百位用戶的疑難高壓反應(yīng),。
BP系列全自動(dòng)在線背壓調(diào)節(jié)器可與供料泵（點(diǎn)擊查看詳情）實(shí)時(shí)聯(lián)動(dòng),，保證反應(yīng)器中的恒流恒壓環(huán)境，使條件摸索的準(zhǔn)確度和效率大幅提高,。
BP系列全自動(dòng)在線背壓調(diào)節(jié)器
特點(diǎn)：
l 3秒快速響應(yīng),，背壓閥范圍內(nèi)自動(dòng)調(diào)壓
l 316L、C276不同材質(zhì)閥體,，適用更多的液體或氣體種類(lèi)
l 可選配200℃高溫背壓閥,，適用于高溫體系反應(yīng)
l 高靈敏度數(shù)字壓力檢測(cè)與0.06°步距角細(xì)分,，適調(diào)壓精度更精準(zhǔn)
BP系列全自動(dòng)在線背壓調(diào)節(jié)器連接在微反應(yīng)后端，當(dāng)物料在反應(yīng)器內(nèi)壓力波動(dòng)時(shí)也能實(shí)時(shí)保持設(shè)定壓力,，與進(jìn)料控制系統(tǒng)聯(lián)用就可以將反應(yīng)體系保持在恒流恒壓的狀態(tài),，這對(duì)實(shí)驗(yàn)的重復(fù)性和精準(zhǔn)性至關(guān)重要，避免物料的浪費(fèi),，也大幅提高了研發(fā)的效率,。
BP系列全自動(dòng)在線背壓調(diào)節(jié)器做到可以自動(dòng)實(shí)時(shí)調(diào)節(jié)系統(tǒng)壓力，將壓力控制模塊與工藝分析技術(shù)結(jié)合,，研究人員可通過(guò)壓力值數(shù)據(jù),，對(duì)流動(dòng)化學(xué)過(guò)程工藝條件進(jìn)行追溯，進(jìn)而達(dá)到最佳的反應(yīng)可重現(xiàn)性,，為流動(dòng)化工藝方法開(kāi)發(fā)提供保障,。
| 型號(hào) | BP –A250 | BP –A500 | BP –A1500 | BP –H1500 |
| 壓力控制范圍 | 0.1-250psi | 0.2-500psi | 0.2-1500psi | 0.2-1500psi |
| 接觸介質(zhì)材料 | 316L 不銹鋼、哈氏合金 | |||
| 控制精度 | ±1% | |||
| 壓力控制重復(fù)性 | 0.50% | |||
| 閥響應(yīng)時(shí)間 | ≤ 3s | |||
| 泄漏率 | 2×10-8atm.cc/sec He | |||
| 使用溫度 | -40~70℃,、可選配 200℃高溫型 | |||
BP系列全自動(dòng)在線背壓調(diào)節(jié)器性能指標(biāo)
《化學(xué)通報(bào)》刊載的一例“連續(xù)流技術(shù)合成地奧司明"案例中,，研究者以吡啶作為反應(yīng)溶劑溶解橙皮苷，通過(guò)碘代氧化脫氫合成地奧司明,。實(shí)驗(yàn)過(guò)程中,，研究者發(fā)現(xiàn)在常壓下，受吡啶沸點(diǎn)的限制,，反應(yīng)溫度很難提高,。采用了混合反應(yīng)器的方式即先微反連續(xù)再釜式延長(zhǎng)反應(yīng)時(shí)間，均未達(dá)到理想的結(jié)果,。
后來(lái)，采用連續(xù)流微反應(yīng)器,，對(duì)于背壓下不同條件的研究結(jié)果如下：
在連續(xù)流微反應(yīng)器系統(tǒng)中,，可以通過(guò)背壓閥以增加系統(tǒng)壓力， 從而解決常壓反應(yīng)過(guò)程中因體系物料沸點(diǎn)受限的問(wèn)題,。在背壓條件下,，作者依次考察了反應(yīng)溫度、體積流速,、摩爾比對(duì)反應(yīng)的影響,。
圖1. 連續(xù)流微反應(yīng)器中背壓下不同條件的影響
經(jīng)研究發(fā)現(xiàn)這三個(gè)因素的提高對(duì)收率有不同程度的提升。
為了進(jìn)一步探究反應(yīng)溫度對(duì)橙皮苷轉(zhuǎn)化率和地奧司明收率可能存在的不同影響,，將不同摩爾比的反應(yīng)液經(jīng)10℃下常壓攪拌混合 30min 后,，再進(jìn)入反應(yīng)溫度為 170℃ 連續(xù)流微反應(yīng)器進(jìn)行反應(yīng)。
圖2.調(diào)節(jié)溫差在連續(xù)流微反應(yīng)器中的影響
結(jié)果如圖2所示,，低溫有利于提高橙皮苷的轉(zhuǎn)化,，高溫有利于地奧司明的生成,。
作者在系統(tǒng)中引入背壓閥，增加系統(tǒng)壓力,，獲得了優(yōu)化的工藝條件,，即原料摩爾比為 1∶1. 5，反應(yīng)液經(jīng) 10℃下攪拌 30min 后,，進(jìn)入連續(xù)流微反應(yīng)器反應(yīng),。連續(xù)流微反應(yīng)條件為壓力 1×106Pa、反應(yīng)溫度170℃ ,、原料濃度 50mg/mL,、反應(yīng)停留時(shí)間 2. 7min。
該研究表明：
1. 微反應(yīng)器系統(tǒng)可以通過(guò)背壓來(lái)突破沸點(diǎn)對(duì)反應(yīng)溫度的限制,；
2. 采用兩溫區(qū),，混合式反應(yīng)方式可以取得較好的研究結(jié)果；
3. 微反應(yīng)器系統(tǒng)可以通過(guò)背壓來(lái)突破沸點(diǎn)對(duì)反應(yīng)溫度的限制,。
OPRD期刊載的一例“4-甲基-1H-吲哚的區(qū)域選擇性合成2-氰基-5-甲?；?4-甲基-1H-吲哚"案例中,，實(shí)驗(yàn)過(guò)程中，研究者發(fā)現(xiàn)在常規(guī)反應(yīng)中,，使用甲苯和二甲苯溶劑都不能達(dá)到理想的反應(yīng)收率,，且反應(yīng)過(guò)程中會(huì)產(chǎn)生大量的氣體，安全性不能達(dá)到保障,。
研究組后來(lái)采用連續(xù)流反應(yīng)器,，以甲苯和二甲苯作為溶劑進(jìn)行反應(yīng)嘗試。
在高于二甲苯溶劑沸點(diǎn)（沸點(diǎn)144.4℃）條件下,，通過(guò)增加壓力強(qiáng)化反應(yīng)條件的方式,，反應(yīng)收率達(dá)78%。反應(yīng)過(guò)程中產(chǎn)生的氣體可通過(guò)壓力控制裝置平穩(wěn)地釋放到體系外,，達(dá)到減小體系壓力波動(dòng),、安全連續(xù)生產(chǎn)的目的。
如上圖,，研究組后來(lái)對(duì)條件進(jìn)行驗(yàn)證,，背壓體系可以達(dá)到穩(wěn)定一致?tīng)顟B(tài)。
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