[发明专利]一种连续流微反应器、制作方法及应用

说明书

本发明涉及一种连续流微反应器、制作方法及应用，包括管体，所述管体的一端连通有进料管和进气管，管体的另一端开口，所述管体内设有微反应器单元，微反应器单元内分布有若干微米级孔道，所述微反应器单元由纳米铁氧体磁性材料制成，微反应器单元包括沿管体长度方向分布的预热段和催化反应段，所述催化反应段靠近管体的开口端；管体外套有感应线圈，感应线圈的两端电连接有高频电源，纳米磁性颗粒在外交变磁场中的磁致发热效应具有高效、易控、靶向等优点，本发明具有温度均匀性好，能耗低、效率高，结构简单，使用方便，易于系统集成和规模放大，可实现精细化工产品过程中目标产物的高纯度、高产率合成。

技术领域

本发明涉及一种连续流微反应器、制作方法及应用，尤其涉及药物和精细化工生产过程中连续流微反应器、制作方法及应用，属于微反应器及其制备和应用的技术领域。

背景技术

在过去的十年中，连续催化反应已经成为制药和精细化工领域最活跃的研究领域之一在连续反应过程中，仅需要一个操作步骤和一个提纯步骤，可大大提高合成效率。而传统的搅拌釜式反应器由于传质限制存在着反应效率低、资源浪费严重、缺乏环保性以及难以放大等问题，难转化为工业规模化生产。为了解决这个问题，上个世纪90年代开始进行微反应技术研究。微反应技术，即在化学反应过程中，采用微反应器代替传统的反应器进行化学反应的工艺技术。微反应器包括微换热器、微混合器以及微控制器，也称为微通道反应器，它是一种利用微加工技术和精密加工技术制造的具有微结构的管道式微型反应器，几何尺寸在10μm到3 mm范围内，以替代宏观的玻璃器皿如烧瓶、试管等及其它传统间歇式反应器。微反应器中最关键的部分是一系列有序的三维结构的微通道，其反应体积从几nL到几μL，长度通常在几 cm左右，这使得微反应器具有极大的比表面积，有着极好的传热和传质能力，有利于实现反应物在微通道内有利于实现物料的快速连续流动、均匀混合以及高效的传热，有效避免了副反应的发生。

目前，在精细化工合成及其他领域主要是通过常规的电加热来给反应供热，电加热主要是通过将外界提供的热量通过介质传递给被加热物，短时间内外界提供的温度和被加热物吸收的温度之间仍存在一定的差值，因此，这种传统的间接加热方式存在能耗高，效率低，传热不均匀等问题，迫切需要新的加热方式来改善，简化工艺过程和控制方式，同时降低副反应程度。

发明内容

针对现有技术的不足，本发明的目的在于提供一种连续流微反应器及其制作方法，基于外交变磁场中，纳米铁氧体材料的磁致发热性能具有高效、易控、靶向等优点，将其作为本发明的连续流微反应器的主要加热方式。该连续流微反应器不仅可实现对反应温度的准确控制，而且能解决传统电加热反应器存在的升温速度慢，能耗高、传热效率差等，以及因反应体系温度均匀性较差所引发的副产物多等问题，而且能提高催化剂的活性。

本发明的技术方案如下：

一种连续流微反应器，包括管体，所述管体的一端连通有进料管和进气管，管体的另一端开口，所述管体内设有微反应器单元，微反应器单元内分布有若干微米级孔道，所述微反应器单元由含有纳米铁氧体的材料制成，所述微反应器单元包括沿管体长度方向分布的预热段和催化反应段，所述催化反应段靠近管体的开口端；所述管体外套有感应线圈，感应线圈的两端电连接有高频电源，感应线圈和高频电源形成感应工作回路，感应线圈在通有高频电源时，可形成高频磁场作用于具有纳米铁氧体组成的微反应器单元形成磁加热系统。

本发明的连续流微反应器，能使反应物在微米级孔道中连续流动，实现不间断反应来制备目标产物。

可选的，微米级孔道的直径为100-600微米，进一步为200-500微米，更进一步为300-400微米。

可选的，微反应单元的横截面形状和管体匹配。

可选的，所述纳米铁氧体指镍铁氧体和/或镍锌铁氧体或过渡金属中的一种或两种与铁形成的具有尖晶石结构的铁氧体；所述过渡金属选自钴、镍、铜、锌。