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微反应器

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关于那央微化


常州那央生物科技有限公司(那央微化),成立于2017年,我们专注于不同工况微通道反应器的设计制造,专注于工艺匹配的微化工工程创新,专注于硝化、磺化、氯化、氧化、氨化、加氢、聚合等多种高危反应类型微化工工程的开发和推广。

常州那央微化国内shou次提出“微化工三段式工艺逻辑”,即预混微分散、强化微反应和延时熟化三个阶段,也即三种功能单元共同完成“三传一反”化工过程。我们采用经典叉指混合结构实现不同物料的分散及预混合,采用那央专利“微混沌管壁式扰流结构”实现反应过程传质传热的强化;对于本征动力学为慢反应的化学过程,采用管式反应器来延长反应时间完成熟化过程。

那央微化从产品设计之初就考虑到放大的问题,我们采用尺寸放大和数量放大相结合的方式,减小放大效应;从小试、中试到量产均采用相同的“微化工三段式工艺逻辑”,保持一致的“微化工反应过程时空观”和换热能力,使得放大效应可控,甚至可实现无缝放大。

2017年创立以来,我们坚持创新,结合实际工艺工况,已开发玻璃、石英、不锈钢、哈氏合金、钛、钽、碳化硅等多种材质40余款微通道反应器;公司已经建立了完备的从自主研发到生产制造的整套体系,及完善的质量管理体系,通过了GB/T19001-2016/ISO9001:2015标准认证,已授权30余项国内专利。

那央微化采用灵活机动的服务和合作模式,提供销售、租赁及上门测试等微反应器设备服务;我们与常州工程职业技术学院建立“微化学工程与技术联合实验室”,拥有完备的微通道反应器装备和气相、液相、质谱等全套分析检测仪器,为客户提供小试验证和工艺开发服务。

装备创新带动技术革新,技术革新促进产业革命?;谠谖⒒ぷ氨干系拇葱履芰Γ颐桥ξǔ⒒ぜ际醺镄侣飞系恼习毕琢α?,助力打通安全、绿色、高效、节能的新型化工之路。


那央设备型号

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那央服务流程

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那央资质证书

 自2017年创立以来,我们坚持创新,结合实际工艺工况,已开发玻璃、石英、不锈钢、哈氏合金、钛、钽、碳化硅等多种材质40余款微通道反应器;公司已经建立了完备的从自主研发到生产制造的整套体系,及完善的质量管理体系,通过了GB/T19001-2016/ISO9001:2015标准认证,已授权30余项国内专利


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未来化工方向

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连续流和微化工代表了未来化工的方向?;Чひ滴泼裆峁┰?、材料和能源生产,是关系到国计民生的重要支柱产业。中国虽然是化学工业生产大国,但不是强国,且近来化工事故高发,能耗高、污染重、资源浪费、效率低等问题仍在困扰着不少化工企业。应对上述问题,化工生产装置的创新是根本的解决思路:装置的创新带动技术的革新,技术的革新方能促进化工产业的革命。当前粗放式的化工生产模式基于间歇釜式反应器和大通量管道式反应器,而近年来兴起的微通道反应器,具有高比表面积,高效换热能力和高效传质能力,可以将化学反应时间从几十小时缩短到几分钟甚至几秒钟,有望开启高效精益生产的新模式:连续流微化工。


微化工创新工厂

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厨房有锅碗瓢盆,木工需要锛凿斧锯,化工离不开泵釜管阀,微化工亦需要一系列的相关装备。与传统釜式化工相比,微化工对其装备提出了更高的要求:耐腐蚀、耐高温、耐高压,流体驱动的平稳性,更强的传质能力和换热能力,微化工工艺和装备之间更高的匹配度。特别是工艺和装配的匹配度,工况不同,对微通道反应器的要求不同。举例说明:液液连续流反应和气液连续流反应就需要不同的预混设备,不同的过程强化设备和不同的延时熟化设备;液液反应在微通道中更容易实现平推流,而气液反应由于气液物料不同的粘滞力,在微通道中有更多的反混现象。

那央微化专注于不同工艺工况的微通道反应器的开发,专注于高匹配度的微化工工程创新。截止目前,我们已经完成了硝化、磺化、氯化、氧化、氨化、加氢、聚合等多种高危反应类型的微化工工程化开发和推广;为了匹配不同的工况,我们开发有各类微通道反应器和辅助设备,有不锈钢、碳化硅、玻璃以及钽钛等不同的材质微通道反应器,有预混、微反应过程强化、延时熟化微通道反应器,有光催化反应器、超声辅助微通道反应器、高频震动微通道反应器、动态管式微通道反应器等。

那央微化创始人团队专注于微流控/微反应技术15年,对于介观流体动力学和微观流体动力学有深厚的理论和实践经验?;诼躺繁?、本质安全、高效节能、灵活及连续流生产的新型微通道反应器,我们和工艺团队密切配合,开发一系列微化工过程强化设备,创新性的解决了用户微化工工艺开发过程中遇到的各种难点。我们希望借助微反应器等过程强化技术,为解决当前严峻的环保压力、落后的生产方式和安全生产的更高要求贡献力量!我们的目标是协作共建微化工创新工厂,通过微化工装备的创新带动微化工技术的革新,进而带来化工产业的革命,为化工高效精细合成新时代添砖加瓦,为改写化工生产事故高发的现状贡献力量!

三段式工艺逻辑

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“三传一反”也即传质传动传热和反应动力学是化工的本质,釜式反应过程和微化工反应过程都遵循这一逻辑,但二者又有表现形式的不同。釜式反应器内完成的化学反应过程,从混合开始,随着时间的推移,反应持续进行直到完成。如果将釜内从0%到100%的化学反应过程的任何一点做可展示“切片”来理解,釜式反应器内全部反应过程“切片”的展示需要时间的延续来完成。而微通道反应器是将化学反应的过程在微通道内连续流动来完成,也即我们常说的“物料进,产物出”,化学反应过程的0%到100%的任何一点的“切片”可在连续流微通道中同时展示出来。根据上述分析,釜式反应器和微通道反应器内发生的化学反应过程,需要用不同的“时空观”去理解,对于后者,那央微化称之为“微化工反应过程时空观”。因而,我们提出基于连续流微通道反应器的“微化工三段式工艺逻辑”,即预混微分散过程、强化微反应过程和延时熟化三个阶段,该理论有助于我们理解微化工的工艺过程,同时可指导我们开展微化工装置的开发和制造。

按照微化工三段式工艺逻辑,微反应器设备可分为物料预混微分散微反应器、过程强化微反应器、延时熟化微反应器。

1) 物料预混微分散微反应器,其功能是将不同组分反应物按照体积比(或摩尔比)进行预混微分散,该过程是在百微米级微观尺寸(尺寸范围大约介于0.1-0.5mm)实现不同组分反应物的初步混合,可控性强,分散性好,混合均匀且快速高效。

2) 过程强化微反应器,其功能是将预混好的不同组分反应物,在设定的压力、温度等条件下,使其从百微米级微观混合状态推进到微观分子级混合状态,混合的过程即开始进行化学反应。微反应器微通道内的微结构具有高比表面、高效涡流引发能力等特点,使得反应体系具有高效传质能力,消除了传统釜式反应装置的传质壁垒,从而提高了反应效率、产物纯度和产物收率。较大的传热系数同时保证了反应体系热量的快速传输和供给能力,使得微反应器高效反应的同时具备安全生产保障。

3) 延时熟化微反应器,其功能是替代釜式反应器中的熟化过程,让反应体系在流动过程完成产物合成。对于不同的反应体系,是选择用延时熟化微反应器还是釜式反应器来完成生产,要具体问题具体分析,从而得出的优选择。


管壁式微通道

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不同于板式微通道反应器,常州那央*的管壁式微通道微反应器,结合了管式反应器和微通道反应器的优势,将微通道雕刻加工在管式反应器的外表面,既保留了管式反应器耐高压、通量大、容量大、压降低、易放大等方面的优点,又结合了微通道反应器混合强化能力强、换热效果好、放大效应小的优势,更具有易更换、易维修、成本低、批量工业化能力强的du特性能。

  常州那央公司于2018年开发出管壁式微通道反应器并持续创新及实践,已经开发出多款成熟的工业化管壁式微通道反应装置,有金属(316L不锈钢、哈氏合金、钛、钽、蒙乃尔合金等)、玻璃和碳化硅多种材质,成功应用于硝化、磺化、氯化、氧化、氨化、聚合等多种高危反应类型的微化工工艺和放大生产。







微通道反应器,玻璃微流控芯片,微反应器,不锈钢微反应器,碳化硅微反应器,连续流化工,微化工工艺,光化学反应器,快速混合器,静态混合器

布局形式 卧式 工作方式 剪切
结构形式 其他 料筒运动方式 三维
每次处理量范围 11-100kg 卸料方式 出料
应用领域 环保,化工,生物产业,石油,制药/生物制药
  微反应器在几年之间已经从小众的学术应用研究转化为一种*的工业技术。其优势在于该技术所表现出安全、高效、高质与低成本的特点。
 
  由于人们越对传统的釜式反应中反应体积及容器的限制越发感到不满,因此,连续流技术在这一背景下应运而生。这项技术可以根据具体反应过程和目标,对反应器尺寸及其性能进行很好的优化调整。该技术的关键在于反应系统在满足所需性能的同时要使得其体积尽量小。流动化技术表现出了广泛的使用性能,既可以满足于小试规模下对反应基本调试的需求,也可以满足大规模的工业化生产。因此不管是工艺项目中研发阶段还是生产实施阶段,用户都能够充分感受到连续流技术区别于釜式反应所带来的切切实实的好处。
 
  其优势在于:
 
  1、混合生产时永远是新投料,不返混反应底物。提高反应效率,降低了副反应发生的概率。
 
  2、因为是微通道反应,反应过程中的传质与传热不像釜式反应,因为模块中持载的反应物料相对较少,同时微通道形状极大的扩展了传热面积,对于反应温度的控制更为精准,同时微通道内“心”形设计,有利于反应物料持续均匀的混合。
 
  3、安全性,反应投料及生产在连续流反应器内,泄漏和人工投料所带来的安全隐患降到较低。
 
  4、从小产品的生产工艺到放大的产业化,可以无缝对接,无放大效应。
 
  连续流微反应器技术优点:
 
  1、可以精确的控制反应的时间
 
  可以对反应的时间进行精确的控制,通过改变反应器的反应通道控制化学反应的流速,控制化学反应可能产生的中间物质,在化学反应产生之前将物质转换到另一个反应区间,因此该技术的产生不会对化学反应的稳定性产生影响,如果遇到多相体系,也能通过控制流速而改变物质产生反应的时间,通过改变流体的类型,对整体反映效果达到控制的目的。
 
  2、集成化程度较高
 
  实现微反应以及微分离等操作步骤,一些微反应单元的操作可以集成到固定的反应芯片之中,从而实现对微反应进行实时监控的目标,这样的反应效果可以提升反应的效率,节省产品生产的成本。如果材料混合之后反应还有停留时间,则需要及时更换反应的速度,将反应安排在同一个区域。通过多种形式的反应控制模式,可以实现化学反应的重复性,对平行试验方式的实现较为有利。
 
  3、混合效率和热转换效率均有所提升
 
  热转换效率可以通过化学反应通道来实现,因为反应通道的尺寸只有几百微米,雷诺数比较低,层流扩散有可能会对反应产生的混合物的种类产生影响,产生二次混流的效果,连续流微反应器的尺度也可能因为反应扩散,让时间变得更短,混合的效率加快。在一定的优势条件下,反应器的内部化学物质会因为反应条件的影响而有所加强,为了扩大反应的通道数量,提升反应的条件和质量,热传播系数需要和通道的尺寸成正相关关系。微反应的效率如果可以达到每平米一万瓦以上,则可以起到缩小表面积的效果传统的搅拌设备只能达到一千瓦左右。
 

连续流微反应器



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