陶瓷基微反应器制备的研究进展

微反应器中亚毫米级的流体通道具有高效的传质传热效应,使其能够强化反应过程。随着微细加工技术的发展,制备出了耐高温耐腐蚀的陶瓷基微反应器,适用于更严苛的反应条件,然而陶瓷基微反应器的制备存在微结构成型工艺复杂、密封难度较大等问题。本文主要介绍不同陶瓷材料微反应器的制备工艺,重点论述陶瓷基微反应器制备过程中常规微加工技术的优化和新型微加工技术的引入,对比这些技术对微结构成型的改善效果。列举常用的陶瓷微通道密封连接方法,概述其特点和适用范围。并提出在陶瓷基微反应器制备的后续研究过程中,应注重陶瓷基微反应器制备的成功率和新技术的开发,完善陶瓷基微反应器的性能,将陶瓷基微反应器引入到更广泛的应用体系中。     

基于连续流微通道反应器合成盐酸金刚烷胺工艺研究

为解决传统釜式反应在盐酸金刚烷胺制备过程中存在的反应时间长、返混大等问题，通过连续流微通道反应器，以1-溴代金刚烷、尿素、盐酸等为原料对盐酸金刚烷胺进行了制备，其结构通过高分辨质谱(HRMS)和核磁氢谱(1H NMR)得到了证明。进而对其制备条件进行了考察，重点考察了反应物料摩尔比、停留时间、反应温度、反应压力等影响因素对产物产率的影响。实验结果表明，实验条件下，当物料摩尔比为1∶4、反应温度为100℃、反应停留时间为15 min，产物产率可高达90%，为最佳工艺条件。该工艺极大地提高了此反应合成盐酸金刚烷胺的工艺转化率，为其工业化应用提供了技术指导。     

敌敌畏合成工艺改进

报道了对双溶剂法制备敌敌畏的现有生产工艺条件进行优化的情况。研究了各种反应条件对收率的影响,强化介面反应,使敌百虫的碱解重排反应在水相中及苯水两相介面上进行,减少敌敌畏的水解损失,提高敌敌畏的收率,通过工艺改进,敌敌畏的收率从75％提高到86％。     

N,N-二乙基乙二胺的制备

以二乙胺、丙烯酰胺为原料,通过加成与霍夫曼重排反应合成二乙基乙二胺。重点讨论了反应温度、反应时间以及浓度对产品收率的影响,得出较佳工艺参数     

环己酮肟气相重排制备己内酰胺工艺

报道了一种具有MFI结构的高硅亚微米级分子筛MS1,该分子筛制备工艺简便、成本低、环境友好。研究了MS1分子筛催化环己酮肟气相Beckmann重排制备己内酰胺的催化效果,考察了汽化温度、反应温度、环己酮肟浓度及质量空速（WHSV）等反应条件对环己酮肟气相Beckmann重排反应的影响;在优化的反应条件下环己酮肟转化率≥99.5%,己内酰胺选择性达95%,且催化剂稳定性较好;结果表明,MS1分子筛催化剂具有良好的工业化应用前景。     

[2,2]-对二甲苯环二体的合成研究

研究了季铵盐经霍夫曼消除反应制备[2,2]-对二甲苯环二体的合成方法。讨论了介质碱性、溶剂、反应温度和反应时间等工艺条件对产物收率的影响。获得了合成反应的优化参数为:对二甲苯为溶剂、硼氢化钠为还原剂、n(氧化银)∶n(季铵盐)=1∶1,反应温度110℃、反应时间10h。收率10.1%。     

3,5-二硝基吡唑的合成工艺研究

以3-硝基吡唑为原料,经过发烟硝酸-乙酸酐体系硝化、邻二氯苯重排、乙醚提纯制备3,5-二硝基吡唑。考察了硝化和重排两步反应的条件,得出硝化的最佳工艺条件为:n(3-硝基吡唑)∶n(发烟硝酸)∶n(乙酸酐)=1∶1.5∶2.25,反应温度50℃,反应时间4 h,得率85.9%;重排工艺的最佳工艺条件为:重排试剂为邻二氯苯,重排温度为170℃,重排时间8 h,乙醚对重排产物提纯,得率78.3%。用较佳的高效液相色谱条件对工艺中各产物的纯度进行了鉴定。     

2,5-二氯-4-氨基苯酚的合成

以对二氯苯为原料,经硝化、水合肼催化还原、Bamberger重排等反应合成了2,5-二氯-4-氨基苯酚;并对水合肼催化还原和Bamberger重排反应的条件进行了优化。在优化的条件下,2,5-二氯苯胲的收率达96.1%,2,5-二氯-4-氨基苯酚的收率达53.1%。该合成工艺具有反应周期短、条件温和、收率高和后处理简单等优点,有产业化前景。     

3,5-二硝基吡唑的合成工艺研究

以3-硝基吡唑为原料,经过发烟硝酸-乙酸酐体系硝化、邻二氯苯重排、乙醚提纯制备3,5-二硝基吡唑。考察了硝化和重排两步反应的条件,得出硝化的最佳工艺条件为:n(3-硝基吡唑)∶n(发烟硝酸)∶n(乙酸酐)=1∶1.5∶2.25,反应温度50℃,反应时间4 h,得率85.9%;重排工艺的最佳工艺条件为:重排试剂为邻二氯苯,重排温度为170℃,重排时间8 h,乙醚对重排产物提纯,得率78.3%。用较佳的高效液相色谱条件对工艺中各产物的纯度进行了鉴定。     

低硫铵环己酮肟Beckmann重排工艺研究进展

在己内酰胺生产中,通常以浓硫酸或发烟硫酸催化环己酮肟进行Beckmann重排,然后用氨中和制得己内酰胺,此法腐蚀设备,副产低价值硫酸铵。减少硫酸铵副产物,且反应过程绿色化是当前环己酮肟Beckmann重排工艺的研究热点。从低硫酸铵、无硫酸铵两方面综述了环己酮肟Beckmann重排工艺的研究进展,详细介绍了多级重排、溶剂法重排、气相重排、离子液体体系重排、固体酸催化重排、微反应器重排、微波辅助重排等工艺的技术特点,指出微反应器内环己酮肟Beckmann重排反应制己内酰胺工艺装置集成度高,反应速度快,反应效果好,有望实现工业化。     

Process intensification and energy saving of reactive distillation for production of ester compounds

Reactive distillation(RD) process is an innovative hybrid process combining reaction with distillation, which has recently come into sharp focus as a successful case of process intensification. Considered as the most representative case of process intensification, it has been applied for many productions, especially for production of ester compounds. However, such problems existing in the RD system for ester productions are still hard to solve,as the removal of the water which comes from the esterification, and the separation of the azeotropes of ester–alcohol(–water). Many methods have been studying on the process to solve the problems resulting in further intensification and energy saving. In this paper, azeotropic–reactive distillation or entrainer enhanced reactive distillation(ERD) process, reactive extractive distillation(RED) process, the method of co-production in RD process, pressure-swing reactive distillation(PSRD) process, reactive distillation–pervaporation coupled process(RD–PV), are introduced to solve the problems above, so the product(s) can be separated efficiently and the chemical equilibrium can be shifted. Dividing-wall column(DWC) structure and novel methods of loading catalyst are also introduced as the measures to intensify the process and save energy.     

膜蒸馏过程强化及优化技术研究进展

膜蒸馏作为一种新型的膜分离技术,具有脱盐率高、可处理高浓度原料液等技术优势,近年来引起学术界及工业界的广泛关注.膜蒸馏技术可被应用于海水淡化,工业废水/苦盐水脱盐及糖、盐、果汁、有机/无机酸、碱液等的浓缩过程.但由于当前膜蒸馏能耗及成本较高,一定程度上限制了该技术的工业化.本文重点介绍了可用于强化膜蒸馏过程和优化该过程能量利用的方法及研究进展,主要包括膜材料和膜制备方法/工艺的进展、膜蒸馏过程操作条件的优化、改进膜组件和辅助装置的应用、太阳能和低品位热源的使用、蒸发冷凝潜热的回收以及耦合其他分离过程的复合膜蒸馏系统,同时分析了膜蒸馏技术处理高盐工业废水的应用前景,最后探讨和总结了膜蒸馏过程强化及优化的研究方向,为该技术的进一步发展提供了科学性指导.     

Design and optimization of reactive distillation: a review

Reactive distillation process, a representative process intensification technology, has been widely applied in the chemical industry. However, due to the strong interaction between reaction and separation, the extension of reactive distillation technology is restricted by the difficulties in process analysis and design. To overcome this problem, the design and optimization of reactive distillation have been widely studied and illustrated for plenty of reactive mixtures over the past three decades. These design and optimization methods of the reactive distillation process are classified into three categories: graphical, optimization-based, and evolutionary/heuristic methods. The primary objective of this article is to provide an up-to-date review of the existing design and optimization methods. Desired and output information, advantages and limitations of each method are stated, the modification and development for original methodologies are also reviewed. Perspectives on future research on the design and optimization of reactive distillation method are proposed for further research.     

多相反应体系的微界面强化简述

加氢、氧化等气液慢反应过程广泛存在于现代过程工业之中,这些反应过程一般受传质速率控制。因此,对这类多相反应体系的传质强化一直是研究热点之一。但总体而言,除外场和微通道（微流控）强化等一类强化反应器外,以往的研究大多集中于界面尺度为毫-厘米级的传统反应器的搅拌与混合方式、气泡分布状态、流体流型、构效关系等方面,而鲜有将研究视角投放到传统以米为直径计量单位的反应器平台上如何构建尺度为微米级的界面体系及其特殊效应方面。探讨了多相反应体系的微界面反应强化理念,并简述了微界面的涵义、微界面反应强化与构效调控方法、微界面反应器的结构与形成原理、微界面体系的微颗粒测试与相界面表征技术、微界面反应强化面临的问题与挑战等,以与本领域同行共同研讨。     

Integrated fuel processors for fuel cell application: A review

This report documents the key technological progress made over last two decades in the field of development of integrated fuel processor for hydrogen generation. Studies on process optimization based on numerical simulation/calculation, mass and energy management, parametric adjustment have been reported. A number of these studies discuss the application of reforming process assisted by other technologies such as pressure swing adsorption and membrane separation to enhance the hydrogen productivity and/or purity. However, for such systems the extent of integration among and between components remains limited. Accordingly, the net efficiency is compromised due to the mass/heat transfer rate and reaction dynamics either in the individual units or the complete system. Process intensification technologies such as engineered catalysts, on-site heat production/removal and product purification can not only allow precise control of reaction and heat/mass transfer rates, but also help optimize the operation conditions, and, consequently, improve overall efficiency and mitigate the requirement for materials and capital investment. It seems that micro-scale technologies, possessing the typical characteristics of process intensification technologies, have potential for making the integrated fuel processor into practice.     

喷雾冷冻干燥对颗粒产品形态的影响

喷雾冷冻干燥作为一种新型颗粒制备技术,产品具有尺寸可控、多孔、速溶、流动性好等优点。鉴于该技术在医药、食品、化工等行业生产独特产品的优势,本文综述了国内外喷雾冷冻干燥过程中有关颗粒形成及其形态变化的影响因素,具体介绍了其冻结过程对蛋白质颗粒形态、脂质体颗粒稳定性、疫苗颗粒、无机材料形态等产品的影响。同时还指出了喷雾冷冻干燥技术存在过程不连续、规模化程度不高、低温液体处理不便等问题需要解决,表明合理优化喷雾冷冻干燥工艺及强化干燥过程将是该技术未来研究的重点。     

脂肪酶不对称立体选择性能改善的研究进展

脂肪酶已广泛用于制备光学纯手性化合物的不对称反应中，但大多数酶催化拆分外消旋化合物的立体选择性不很理想. 目前，改善脂肪酶立体选择性的研究主要从改造脂肪酶酶蛋白结构、优化体系的反应条件、改善反应过程以及对映选择性抑制等方面进行. 通过微波照射也能在一定程度上改善脂肪酶催化反应的立体选择性. 本文主要介绍了几种改善脂肪酶催化不对称反应的立体选择性的方法.     

反应精馏过程耦合强化技术基础与应用研究述评

反应精馏技术是过程强化概念在化学工业成功应用的典范。由于反应与精馏耦合的高度复杂性和非线性,反应-精馏相互影响机制、耦合方式及其过程能效调控与优化成为制约该技术广泛应用的关键科学问题。综述了近二十年来国内外反应精馏技术从基础研究到工业应用的概况,包括反应精馏过程的可行性分析与概念设计方法、稳态模拟过程优化与动态模拟控制策略设计、兼具催化反应与气液传质的高效内构件开发以及反应精馏在各领域的应用。探讨了目前制约反应精馏广泛应用关键问题的解决方法与途径,阐明了普适性的反应精馏过程开发方法,总结了基于反应精馏过程耦合的新型过程强化技术,指出了反应精馏技术的发展趋势。     

改良Hofmann法制备聚乙烯胺研究

本文研究采用Hofmann法制备聚乙烯胺（PVAm）技术,考察了物料比、反应温度和加料方式等条件对聚乙烯胺收率和氨化度的影响,研究碱性反应母液的回收循环利用。研究表明,使用商品化非离子型聚丙烯酰胺（PAM）作为原料,可得到胺化度达84.54%聚乙烯胺产品,回收的碱液可循环使用3次。反应采取将聚丙烯酰胺直接加入NaClO和NaOH溶液中制备聚丙烯酰胺氯胺化产物的加料操作方式,再加入碱溶液中进行重排反应,提高单位体积反应液中产品生产量。     

反应精馏技术的关键问题分析

反应精馏是为增强反应与精馏效果而将两种单元操作进行耦合的多功能新技术。因既有化学反应又有精馏过程,反应精馏过程需考虑气液相平衡、气液质量传递、催化剂内扩散(非均相反应精馏)以及动力学等因素的相互作用,导致该过程存在定态多重性、动力学复杂性。文章系统地综述了近年来国内外科研工作者对反应精馏实验和理论的研究进展,分析了反应精馏技术工业应用中存在的关键问题,并对未来的发展方向进行了展望。