一体化智能连续流反应器

成果编号：27836

价格：面议

完成单位：江苏大学

单位类别：其他院所

完成时间：2021年

成熟程度：试生产阶段

服务产业领域：装备制造、生物技术与医药、其他

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发布人：赵东波离线

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作为2021年工信部鼓励推广应用技术和产品目录第一顺位技术，微通道连续流技术尤其是高通量微通道连续反应设备可以替代传统间歇式搅拌反应釜，助力医药化工生产企业实现安全环保，技术升级和持续创新。连续流反应技术在其他领域比如农药、精细化学品以及新材料和特种化学品的研发和生产中均有着非常广阔的应用前景。流体所微流反应中心团队在微通道反应设备设计加工和工艺开发方面拥有自主知识产权，已经获得授权专利4项、软著13项。其中微孔涡流混合器和扁管涡流反应器实现标准化和系列化，完成从实验室级别到中试、再到年产千吨级及以上的成套设备的开发。经过近三年的产品测试、设计调整改进以及再定型，国产微通道产品FluiGram已经实现了标准化和系列化，客户反馈产品性能可以媲美进口设备，而且性价比更高市场潜力更大。微通道反应设备FluiGram和配套自动控制系统FluiCtrl科技成果转化可行性强并且已经取得一定的经济效益。截止目前，已经为20多家客户提供了相关的软硬件和技术服务，包括生产型设备本身、可行性测试和工艺包开发等。在此基础上下一阶段的研发工作聚焦包括建设上下游一体化平台FluiPack、针对应用碎片化行业开发“分散式生产”专用设备FluiPlug和智能化工艺优化设备DigitFlow等工艺技术方案。

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成果介绍

科技计划：省部级：金属导线绿色安全生产系统AI管控模型和关键技术研发

成果形式：新技术、新工艺、新产品、新装备、新标准

合作方式：技术转让、技术开发、技术咨询、技术服务、技术入股、人才培养、共建载体

参与活动： 2021年高校院所走进镇江产学研合作对接活动首届江苏产学研合作对接大会

专利情况：正在申请 ,其中:发明专利 5 项
已授权专利,其中:发明专利 0 项

成果简介

综合介绍

创新要点

FluiGram系列微通道反应器设计、加工简便，适合大批量工业制造，不需要通过常规思路对于微通道的表面特性或通道本身形状进行额外的设计以获得强化混合的效果。微混合器采用微孔涡流同心套管设计，适合中试级别或小型生产的液液和气液工艺。其中内管两端之间沿管壁周向和轴向两个维度设计分布有或连续的一组微孔或间断的多组微孔阵列，微孔尺寸、结构和位置以及微孔在管壁上的开孔角度都可以方便调整，可以使分散相通过内管壁微孔后在内外管环形通道中形成涡流强化工艺流体的混合。尤其对于反应时间较长的工艺可以延缓相分离过程；也可以将分散相与连续相的传质换热过程有效分解为若干不同片段，从而可以在工艺放大过程中有效缓解剧烈热交换过程。微反应器采用扁管涡流设计用于延长微反应工艺的停留时间，适合实验室或小试级别的液液和气液工艺。反应器物料进出口分布在同侧即一端的方头上，可以有效缩短工艺管道连接的长度。在内部扁管中全程配备有混合结构件，可以使经微混合器混合后的物料继续保持涡流混合状态从而强化传质、传热过程。参考专利：1）微孔涡流套管混合反应器，201820436452.8，2019-4-2，实用新型； 2）微孔涡流套管反应器，201820436455.1，2019-4-2，实用新型。经过专业机构查新鉴定和多家用户使用报告反馈，FluiGram微通道反应技术属于国内领先、国际先进。

技术指标

国产化的连续流微通道反应设备FluiGram和配套的自动控制系统FluiCtrl。流动反应系统FluiGram 包括气液反应/混合器、液液反应/混合器、沉淀反应/混合器、低温反应/混合器、高压反应/混合器、连续光反应器以及微通道换热器等。单步工艺装置一般由2个微换热器、1个微混合器和4个微反应器组成；设备模块化设计也使得不同工艺间的切换更加灵活，一套设备可以满足多步连续反应工艺和不同产品生产工艺要求。通过倍增放大（Equaling up，增加微通道数量但基本不改变其特征尺寸）瞄准高通量微通道反应设备的开发，由于没有传统反应釜的放大瓶颈实验室工艺可以直通生产，从而大幅缩短产品市场化的周期。目前已经成功开发年产百公斤级FluiKilo、百十吨级FluiPilot以及千吨和以上级别FluiPlant的标准化设备；适用的工艺温度为-40~200 ℃，工艺压力为0-10 MPa，可选材质包括不锈钢316L、哈氏合金C276以及碳化硅SiC等。

其他说明

流体所微流反应中心同时承担产研院JITRI研发类项目“一体化智能连续流反应技术”，该项目计划在三年内在微通道设备硬件的基础上进一步整合连续流反应的上下游技术并植入数字化智能技术，以期最终实现了一体化智能连续流反应技术。结合国内目前实际需求有针对性地进行技术升级和再创新，尤其在一体化平台和智能化控制生产方面做深做强。项目目标有3个：1）继续整合微反应技术上下游技术，争取完成1套上下游联动工艺包的示范装置FluiPack；2）在一体化平台基础上寻求目前下游应用比较碎片化的传统行业，利用连续流微反应技术开发“分散式生产”专用设备FluiPlug，可以探索一体化平台入股的方式和客户深度合作最终实现整个行业多赢的局面；3）在一体化平台基础上植入智能化数字技术，利用在线监测信息反馈智能控制，机器学习优化反应工艺的方式实现微通道反应技术的智能化。结合国内市场客户对于自动化和智能化不同阶段的技术需求，睦化微反应器设备自动化控制软件拟采取分阶段开发（从初级FluiCtrl到高级的DigitFlow），然后模块集成的思路。

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