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微化知识

我国微化工技术的发展现状与前景分析

  • 作者:科芯微流
  • 发布时间:2022-09-25
  • 点击:279

精细化工是我国国民经济的支柱产业之一,在2021年我国精细化工行业总产值已突破5万亿元,占全球市场比例也上升至60%以上。然而我国的精细化工企业普遍存在自动化程度低、生产工艺落后的问题,造成近年来安全事故频发,让公众“谈化色变”。国家和地方出台了一系列政策加强对精细化工生产中涉及危险化工工艺的监管力度,并推出政策引导企业使用新型工艺技术提高化工生产的安全、环保水平和亩均经济效益。例如,2020年国务院安委会印发了《全国安全生产专项整治三年行动计划》,明确了2个专题实施方案、9个专项整治实施方案,对于涉及危险化学品和危险化学工艺的企业要进行严格管控。

我国微化工技术的发展现状与前景分析

精细化工生产中重点监管的危险工艺

微化工技术作为精细化工产业技术发展中具有代表性的新技术之一,涉及化学、工程力学、传热学、化工、机械、电子、控制学等多种工程技术和学科,其核心原理是让反应原料高速流过尺寸在微米至毫米级的微流道,让原本需要几小时的化学反应在微流道中流过的数十秒内即完成,从而使得化学反应的效率和精确度大幅提高。

众所周知,传统釜式工艺的持液量动辄需要几吨甚至几十吨,一旦发生热失控,极易发生连环爆炸,造成重大的化工事故。而利用微化工技术实现同等产能,反应器的持液量可以缩小到传统工艺的约千分之一,即使发生意外影响也极为有限,从而实现了生产的本质安全。同时,微化工技术的生产过程是流水线式连续生产,自动化程度高,从原理上就更容易打造无人化、智能化的工厂。此外,微化工技术还有开发周期短、无缝放大、能耗低、产品品质高、占地面积小等诸多优势,因此被认为是引领未来精细化工行业发展的革命性技术之一。

由于微化工技术相比于传统反应技术拥有诸多优势,加之近年来从国家到地方的对于安全生产的要求不断加严,以及企业对化工生产自动化、智能化、无人化的技改需求越来越迫切,政策和效益两方面的因素都推动着精细化工企业对微化工技术的认知、接受和需求,从实验室研究走向了工业化应用。作为国际上微化工产业化技术提供商的龙头标杆,美国Corning公司早在2010年就瞄准了中国精细化工行业巨大的市场空间,并将其拳头产品“Advanced Flow Reactor”系列引入中国,并提供从实验室小试级(G1)至千吨级生产(G5)的家族化反应器产品[9],并提供全套的用户培训和工艺委托开发服务。国内也涌现了一批提供微化工技术装备的公司,然而基本上还停留在对国外设备的简单仿制和反应工艺的经验化开发阶段。

我们知道,微化工技术不是简单的将反应流道缩小,也无法用传统反应器上的工艺数据生搬硬套,只有实现微反应设备和微反应工艺的协同研发和创新,从理解化学反应的本质出发,以流体力学、工程热力学、化工原理作为指导,优化反应器的微结构,实现反应系统的集成和自控,才能真正发挥出微化工技术在安全、高效、环保、智能等层面的优势。因此,微化工技术的研究与应用,在我国还有很长的一段路需要去摸索。

目前,我国有很多企业和高校,都在进行微化工技术研究,其中来自中科大的科芯微流团队,已经在这方面取得了实质性进展,其自主设计的新型“菱形”和“S型”流道,已经成功应用到小试、中试以及工业化微通道反应设备中,使我们彻底突破了国外“卡脖子”技术封锁。除科芯微流外,还有很多企业也在微化工技术的研究中,取得了一定进展,相信在未来,一定会有更多国产设备被应用到精细化工领域中去,也一定能从源头上做到化工生产安全。

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