第1章連續流技術背景 / 001

1.1連續流技術概述 / 001

1.2微通道技術研究背景 / 002

1.3微尺度流體力學基礎 / 003

1.3.1微尺度流體間的作用力 / 003

1.3.2微通道內兩相流流型 / 004

1.3.3流型形成機理分析 / 006

1.3.4微流體混合的研究方法 / 008



第2章連續流技術設備 / 010

2.1微混合器 / 010

2.1.1微混合技術 / 010

2.1.2靜態微混合器及使用 / 011

2.2板式微通道反應器 / 013

2.2.1板式微通道反應器簡介 / 013

2.2.2板式微通道反應器結構類型 / 013

2.2.3板式微通道反應器傳質傳熱特點 / 013

2.2.4板式微通道反應器的使用 / 016

2.3管束式微通道反應器 / 017

2.3.1管束式微通道反應器的特點 / 017

2.3.2管束式微通道反應器的使用 / 018

2.4微氣泡反應器 / 019

2.4.1微氣泡高效傳質理論 / 019

2.4.2板式微氣泡反應器 / 021

2.5動態管式反應器 / 023

2.5.1動態管式反應器簡介 / 023

2.5.2動態管式反應器的使用 / 024

2.6固定床反應器 / 025

2.7回路反應器 / 027

2.8離心萃取機 / 028



第3章輔助設備 / 031

3.1進料繫統 / 031

3.1.1進料繫統簡介 / 031

3.1.2高壓柱塞泵 / 032

3.1.3蠕動泵 / 036

3.1.4隔膜泵 / 038

3.1.5注射泵 / 039

3.1.6固體進料器 / 040

3.1.7膠體磨 / 041

3.1.8氣體質量流量計 / 041

3.1.9其他泵 / 042

3.1.10脈動阻尼器 / 045

3.2溫控繫統 / 046

3.2.1冷熱一體機 / 046

3.2.2溫度監測 / 047

3.3背壓設備 / 049

3.3.1背壓閥 / 049

3.3.2氣液分離罐 / 051

3.4管路配件 / 051

3.4.1儀表管 / 051

3.4.2管路連接頭 / 052

3.4.3管路閥門 / 053



第4章連續流工藝研發 / 055

4.1傳質機理 / 055

4.1.1分子擴散 / 055

4.1.2對流擴散 / 057

4.1.3兩相傳質 / 057

4.1.4高速流傳質 / 058

4.2常見反應類型 / 058

4.2.1液液非均相反應 / 058

4.2.2氣液反應 / 059

4.2.3固液反應 / 062

4.3連續流工藝與傳統釜式工藝的區別 / 065

4.4連續流工藝研發思路 / 066

4.5連續流設備選擇 / 066

4.6連續流實驗室建設 / 068

4.7連續流實驗實用技巧 / 069

4.7.1原料預熱 / 069

4.7.2體積比優化 / 071

4.7.3進料速度 / 073

4.7.4多位點進料 / 074

4.7.5體繫背壓 / 074

4.7.6氣液混合 / 074

4.7.7反應延時 / 074

4.7.8固體參與 / 075

4.7.9分段控溫 / 075

4.8連續流工藝工業化放大 / 075



第5章連續流工藝案例 / 077

5.1硝化反應 / 077

5.1.1硝化反應簡介 / 077

5.1.2均相硝化 / 078

5.1.3非均相硝化 / 080

5.1.4高溫硝化 / 083

5.1.5連續化硝化工業化 / 083

5.2H2O2氧化反應 / 086

5.2.1H2O2基本性質 / 086

5.2.2H2O2氧化機理 / 087

5.2.3H2O2氧化反應連續化設計 / 087

5.3Pd/C催化加氫反應 / 091

5.3.1加氫工藝簡介 / 091

5.3.2微通道催化加氫工藝 / 094

5.3.3固定床催化加氫工藝 / 095

5.4傅克烷基化反應 / 096

5.4.1傅克烷基化反應簡介 / 096

5.4.2傅克烷基化反應連續化設計 / 097

5.4.3傅克烷基化反應實例 / 097

5.5傅克酰基化反應 / 098

5.5.1傅克酰基化反應簡介 / 098

5.5.2傅克酰基化反應連續化設計 / 099

5.5.3傅克酰基化反應實例 / 100

5.6氧化反應 / 102

5.6.1O2氧化反應簡介 / 102

5.6.2O2氧化反應連續化設計 / 103

5.6.3O3氧化反應連續化設計 / 105

5.7重氮化偶合反應 / 106

5.7.1重氮化偶合反應簡介 / 106

5.7.2重氮化偶合反應連續化設計 / 107

5.8酸堿中和反應 / 109

5.8.1酸堿中和反應簡介 / 109

5.8.2酸堿中和反應連續化設計 / 110

5.9格氏反應 / 111

5.9.1格氏反應簡介 / 111

5.9.2格氏反應連續化設計 / 112

5.10有機鋰反應 / 114

5.10.1有機鋰反應簡介 / 114

5.10.2有機鋰反應連續化設計 / 115

5.11氯化反應 / 116

5.11.1氯化反應簡介 / 116

5.11.2氯氣的精確計量 / 117

5.11.3氯化反應連續化設計 / 118

5.12溴化反應 / 120

5.12.1溴化反應簡介 / 120

5.12.2溴化反應連續化設計 / 121

5.13氟化反應 / 122

5.13.1氟化反應簡介 / 122

5.13.2氟化反應連續化設計 / 123

5.14氨解反應 / 125

5.14.1氨解反應簡介 / 125

5.14.2氨解反應連續化設計 / 126

5.15Diels-Alder反應 / 127

5.15.1Diels-Alder反應簡介 / 127

5.15.2Diels-Alder反應連續化設計 / 128

5.16重氮甲烷制備 / 129

5.16.1重氮甲烷基本性質 / 129

5.16.2重氮甲烷制備連續化設計 / 130

5.17離心萃取 / 131

5.17.1萃取原理 / 131

5.17.2離心萃取原理 / 132



參考文獻 / 134



附錄 / 137

附錄1連續流設備常用材質耐腐蝕性能彙總 / 137

附錄2氣體質量流量轉換繫數表 / 144

附錄3Antoine常數表 / 146

微化工技術是20世紀90年代初興起的一門新技術，它以尺度在數百微米以內的微通道設備作為載體。其比表面積大，表面作用強，流體的強化混合作用比傳統釜式反應器提高了2～3個數量級。

微化工技術作為綠色工業新的研究方向，在理論上可以實現工業生產模式顛覆性的變革，吸引了廣泛的關注。國內外政府、企業、科研機構等都在快速推進微化工技術創新和應用的探索。

近年來微化工技術發展迅速，在國內外科研機構和相關企業的推動下，微化工設備在快速地更新換代。微化工設備也從伊始的微通道反應設備化的方向邁進，如新型的管式反應器、固定床反應器，新型的萃取、分離設備，配套的物料計量、溫度控制繫統等都先後被應用到工藝創新中。為了更好地區分和傳統釜式反應器的區別，體現以微化工技術為代表的裝備在連續化、密閉性、集成性、自動化等方面的優勢，業內把上述諸多反應器和反應技術納入連續流技術領域。

作為多學科融合的產物，連續流技術以流體力學和化學反應工程為學科基礎，在發展過程中又融合了材料科學、機械設計、電氣自動化等學科。在化工生產中，有望降低生產安全風險、提升產品質量、節約原料、減少環境污染，並有望參與進行化工行業的工藝革新，甚至帶來化工行業的革命，實現工廠微型化。繫統性的連續流技術的學習和研究，將對該行業人纔培養、技術創新、優化生產、安全防護等方面產生深遠的影響。

本書依托編者在行業內的多年從業經驗，借鋻前人理論總結，透過技術設備現狀的剖析，提煉團隊在相關領域的多年積澱，彙編成冊，旨在為連續流技術的傳播和發展貢獻一份力量。在本書編寫過程中，多位同仁也提供了素材和建議，這些一線的資料和經驗提升了本書的價值，借此機會對所有的連續流技術研發工作者獻上誠摯的感謝與敬意。



丁全有

2020年5月於青島微井