微流场反应技术及装备

成果编号：29153

价格：面议

完成单位：江苏省产业技术研究院工业生物研究所（溧水）

单位类别：其他院所、企业

完成时间：2016年

成熟程度：批量生产阶段

服务产业领域：生物技术与医药、其他

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发布人：江苏省产业技术研究院工业生物技术研究所溧水在线

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安全和环保已成为当代化工发展的两大瓶颈。传统釜式间歇生产持液量大、转化率低等问题，导致化工生产安全性偏低、排放和泄漏严重，安全环保事故频发，使众多化工企业和园区面临停产。微型化已成为现代科技进步的一个新模式和重要趋势，化工过程微型化将有望在保持相同生产速度和产量的情况下，大幅减小化工设备尺寸，从而降低生产成本，提升过程安全性。微流场反应技术是指在在微米或亚微米尺寸下进行化学反应和化工分离过程的技术。微流场设备的小尺寸、大比表面积、流动有序等特征赋予微流场反应技术独特的技术优势：（1）微流场反应技术中的尺度效应可以实现传质传热速度的1-3个数量级的提升，从而提高反应速率及转化率；2）物料的实时在线反应量较小，过程易于控制，因此可实现苛刻反应条件的精确控制，适用于高危险性工艺的控制；3）其连续流特征和对传质传热的强化，可有效提升产物的选择性；4）其连续流特征和数增式放大模式，非常易于工程应用转化。因此，微流场反应技术被视为新一代高效合成技术，为解决目前化工过程中存在的过程安全性差、污染排放重、反应速率慢、产物选择性低等问题提供了良好方案。微流场反应技术的工业化应用是该技术从实验室走向产业化的关键，尽管目前有一些产业转化的研究报道，但是复杂反应体系的大当量（百吨/年以上规模）工程应用仍旧是此领域亟待突破的技术瓶颈，而造成这一限制的主要原因在于经典特征尺度下实时通量过低，难以兼顾保留时间和反应当量。

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成果介绍

科技计划：国家级：

成果形式：新技术、新工艺、新装备

合作方式：技术开发、技术咨询、技术服务

参与活动： 2021年高校院所服务苏北五市产学研合作对接活动首届江苏产学研合作对接大会 2022年高校院所走进镇江产学研合作对接活动

专利情况：正在申请 ,其中:发明专利 86 项
已授权专利,其中:发明专利 185 项

成果简介

综合介绍

创新要点

1、原创性地提出基于流场结构优化的微尺度效应调控方法，开发系列具有自主知识产权的流场结构，在保证微尺度效应的同时，将流场边界尺度有效拓展至厘米级别，单通路通量从毫升/分钟提升至万吨/年，突破尺度外扩与微尺度效应难以同步保持的技术瓶颈，在国际上率先实现MFS技术在复杂有机化工体系中的万吨级应用。开发系列高匹配型单元器件；构建装备研制与工艺开发相协同的装备研发新方法，研制系列大通量、低成本、高匹配型微流场工程装备，具有良好的工艺匹配性、宽泛的停留时间（数秒至20分钟），单台套装备通量是进口设备的10倍以上，设备投资由进口设备的万吨产能约5000万降低为不足100万，为MFS技术的应用推广提供了硬件基础。 2、研究多尺度下在线调控和匹配机制，实现微流场中反应-反应、反应-分离、微流场反应-釜式反应系统集成，强化光、电、微波等多元化外力场与微流场的耦合，拓展MFS技术应用范围，构建精细化学品产品工程。

技术指标

暂无

其他说明

MFS工程化技术及工程装备工作引起国际学术界和产业界的高度关注 1）工作通过了中国石油和化学工业联合组织的科技成果鉴定，以陈洪渊院士为组长、陈建峰院士和陈芬儿院士为副组长的鉴定组一致认为申请人工作“在单通道微流场反应器的装备技术和工程应用方面达到国际领先水平”。 2）著名微化工装备制造企业英国VapoutTec公司创始人Duncan Guthrie博士评价申请人MFS技术工程化应用工作：“实现MFS技术在有机化工中最大规模的工业应用，推动技术从学术走向产业（…the largest application of microflow technique in organic chemical process… transferring microflow technique from academia to industry...）”，该公司与申请人团队组建了其亚太区联合实验室；MFS装备制造企业荷兰Chemtrix BV公司CEO Charlotte Wiles博士评价申请人工作：“MFS技术工程化工作助推了中国和欧洲的有机化工的发展（…Prof. Guo’s work inspires industry in the fields of organic chemistry and chemical engineering in China and also Europe...）。” 与国内外四十余家企业形成合作，已完成数十套成套技术及装备的应用，先后完成生物基材料和精细化学品多个品种的产业化，创造经济效益约40亿元/年，以获国家技术发明二等奖1项（2017年，第一完成人）、省部级科技一等奖2项（2012、2016年，均为第一完成人），获Feng Xinde Polymer Prize（提名奖，Elsevier颁发、2017年）。

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