復工在即，對化工企業(yè)來說，安全生產(chǎn)是diyi要素。在有機合成反應中，反應熱是我們需要考慮的一個重要因素。它不光影響反應的收率，對于強放熱反應，如果換熱不及時有效，還會導致反應失控甚至造成安全事故。今天，我們就給大家介紹一下?lián)Q熱對化工安全生產(chǎn)的重要影響。

對于放熱反應，通常要考慮以下三點：

• 反應放熱的速率：-rΔHrxn

• 反應混合物通過反應器壁的導熱或?qū)α鞒崃康乃俾?nbsp;     

• 從反應器壁向環(huán)境傳導熱量的速率

這些因素在吸熱反應情況下也類似，只是熱量的傳導方向相反。為了使反應熱量達到平衡，反應體系中需要確保反應放出熱量的速率和移走熱量的速率保持一致。對有些反應，溫度上升5°C，反應速度可能會加快20%。有時溫度的小幅度上升可能造成反應速度大幅度加快，有時甚至引發(fā)反應物分解，副反應的大幅提升等危險因素。

對于傳統(tǒng)釜式反應器：

h：對流傳熱因子，與對流速度有關，通常難以測量，但可以通過關聯(lián)去估算

ΔHrxn ：化學反應熱

ΔTad ：絕熱溫升

dB：反應容器的直徑

而對于流動化學反應器：

dF 是流動反應器通道的直徑，k 是反應混合物的熱導率

不管是那種反應器，當β值小于1時，換熱能力足夠大，反應是安全的。

從以上兩個公式來看，隨著反應器（通道）直徑大大減少，極大地降低的β值，使得反應向安全可控的方向發(fā)展。有時對于釜式反應器，這種h值大小和反應器的大小之間的關系不易量化，因為對流換熱往往取決于反應器的大小，攪拌棒的大小，攪拌和液位。這些影響的不確定性也導致了傳統(tǒng)反應器里工藝放大的難度。

在過去的幾十年中，為了控制反應，我們采取滴加的方式，在更低的溫度和濃度下進行反應，這樣造成能耗，三廢的增加，反應效率低下。利用連續(xù)流反應器，可以讓反應在比較激烈的條件下進行，從而改善釜式反應的一些弊端。

例如鋰化反應是一個高放熱的快反應。熱量的控制非常重要，溫度升高會造成產(chǎn)物的分解和副產(chǎn)物的形成。

100ml釜式反應器βB值是6.3，而連續(xù)流反應器β值只有0.2，釜式反應需在-100°C下進行，而連續(xù)流反應可以在較高的反應溫度下操作，Z終得到75%收率，而且停留時間不超過1秒。

傳熱對反應的影響有時是巨大的，除了剛剛介紹的鋰化反應外，我們來看看，還有什么反應對傳熱影響較大。

1. 芳香伯胺重氮化反應（例如Sandmeyer反應）

該反應需要快速移走反應熱量，防止產(chǎn)物的分解。動力學研究會便于反應器放大。

2. 芳烴親電取代反應（如鹵化、Friedel–Crafts胺烷基化及硝化等）

改進了異羥肟酸各種底物的酸合成，換熱的提高使得羥胺的處理更加安全。

3. 氧化反應

釜式必須-78°C下的反應，連續(xù)流微通道反應可以在70°C下進行，收率達96%。GX的換熱YZ了副反應的發(fā)生。

4. 金屬有機反應（lithiation, Grignard） 

對于這些放熱量大，易失控的反應，在連續(xù)流反應器中可以得到很好的控制。第二個反應中，停留時間5秒，五氟苯的收率達到97%。

5. Paal–Knorr反應

Faster heat transfer allowed the reaction to run neat.

6. 還原反應

快速GX的換熱使得有機金屬中間體更加穩(wěn)定，可以得到更好的反應結果。

7. Ducry and Roberge’s 的苯酚自催化硝化反應

硝化反應通常是強放熱反應，在反應中會產(chǎn)生具有易爆炸的副產(chǎn)物，因而是一類在化工生產(chǎn)上比較危險的反應。

Ducry and Roberge 用量熱法比較微通道反應器和釜式反應器的苯酚自催化硝化反應案例。

在1升的釜式反應中，該硝化反應生產(chǎn)的熱量能使反應溫度上升55°C；而在微通道反應器中溫度的上升不超過5°C。嚴格的溫度控制可以有效地提高反應的選擇性和收率。

例如該苯酚硝化反應的收率從釜式的55%提高到在微通道反應器中的75%。值得注意的是產(chǎn)品的純度也由原來的56%提高到78%，而副產(chǎn)物聚合物減少了5倍。

當然，其他類型自催化的強放熱反應包括聚合反應及氟化反應等在微通道反應器中都具有明顯的優(yōu)勢。

事實上，通過快速GX的換熱，準確控制反應溫度可以大大改善反應條件，取得優(yōu)異的反應結果的例子不勝枚舉。

• 通過微通道連續(xù)流反應器可以使反應過程綠色化，生產(chǎn)更安全。

• 在反應中不采用溶劑或減少溶劑的使用；

• 可以在更高溫度和壓力下進行反應（催化加氫，Diels–Alder反應等）；

• 快速傳熱和均勻溫度控制也可以使反應在超臨界溶劑中進行；

• 有利于合成均勻量子點;

• 酯化反應和無催化劑酯交換反應。

總之，通過微反應器GX的換熱，可以大大提升反應選擇性，反應收率和反應過程控制水平，而且操作條件更加寬泛，減少三廢，反應更加綠色化，極大地提高了危險化學品的安全生產(chǎn)。

參考文獻：

Angew.Chem.Int.Ed.2011,50,7502–7519

Chem. Rev., 2007, 107 (6), 2300-2318

康寧反應器為化工安全生產(chǎn)保駕護航

疫苗

Vaccine

疫苗有過負 面報道，但是國產(chǎn)新冠疫苗遠銷海內(nèi)外，三年疫苗接種老少男女上億人次，事實證明，國產(chǎn)疫苗能浴火重生、安全可靠。

1、如何確保防疫針劑有效和安全？

藥理有效性需要通過液相質(zhì)譜儀等儀器查驗。

2、如何確保疫苗針劑的西林瓶密封無破損？

在歐洲、美國和印度制藥廠都采用雙光源X射線檢測，特別是凍干粉針劑無法通過燈檢來檢出西林瓶中的碎玻璃。

Thermo Scientific? Xpert? 側射型 X 射線檢查系統(tǒng)

3、如何保證注射的劑量是安全和有效呢？

 為什么有的孩子注射后會有不良反應？

 是否超過安全劑量？

生產(chǎn)疫苗制劑已經(jīng)采用全自動生產(chǎn)流水線，凍干粉和水針劑都采用自動灌裝，灌裝后的劑量檢測是采用動態(tài)檢重秤設備，一般疫苗要求控制重量誤差為10至30毫克；而傳統(tǒng)檢重秤稱量臺帶有電機、軸承和滾軸會產(chǎn)生振動影響稱量，無法保證一年后動態(tài)稱量精度達到10-30毫克，如同汽車開了一年需要保養(yǎng)才能上路，五年后的保養(yǎng)成本會越來越高，而且不能達到新車狀態(tài)。

核心技術

Core technology

賽默飛世爾科技公司成功突破了高速和高精度的瓶頸，其核心采用松帶專 利技術：稱重傳感器采用工業(yè)級、動態(tài)響應迅速的應變電阻稱重傳感器。Thermo Scientific Versa Rx選用的是針對動態(tài)檢重秤應用的應變電阻稱重傳感器，其松帶技術使稱量臺上沒有電機。首先，徹底消除電機振動，其次實現(xiàn)了稱量臺自重輕巧，可以忽略稱量臺本身重量，只考慮最 大產(chǎn)品重量，相對而言稱量臺的有效稱量精度提高到0.01%。換而言之，達到與電磁補償式稱重傳感器一樣的稱量精度，實現(xiàn)了高速高精度的夢想，在600件/分鐘時，根據(jù)包裝袋的大小不同，最 佳動態(tài)精度可達到10-30mg。

應用要點

Application key points

在醫(yī)藥行業(yè)采用檢重秤（或稱為：分選秤）主要用于檢測說明書缺損和確保灌裝量。要求測量速度高：一般在300件/分鐘以上；動態(tài)檢測精度高：一般要求正負偏差在100mg至300mg。

影響檢重秤動態(tài)精度的因素除了機器本身的機械振動影響以外，產(chǎn)品長度、產(chǎn)品內(nèi)部晃動以及環(huán)境因素都會影響精度。在相同稱量臺長度條件下產(chǎn)品長度越長，稱量時間越短精度會越差，克服方法是加長稱量段長度。

01、消除不利檢重秤的環(huán)境因素

基礎不堅固，基礎振動，檢重秤支撐腳懸空，檢重秤輸入端與前端輸送機之間的空隙過大，運行時輸入/輸出皮帶碰到秤量段和各種方向的氣流影響都會影響檢重秤的動態(tài)稱量。氣流影響可以通過增加防風罩解決。中包裝段所處位置經(jīng)常有叉車或液壓車裝卸貨物，因此基礎振動對檢重秤影響較大。

02、克服基礎振動

Thermo Scientific的Versa Rx檢重秤應用了DBSVAC(Dynamic broad spectrum vibration analysis and compensation) 動態(tài)寬頻振動分析和補償專 利技術，通過分析和補償基礎振動消除了基礎振動對檢重秤影響。

03、消除產(chǎn)品內(nèi)部晃動

液體藥品內(nèi)部的藥水晃動可以影響檢重秤動態(tài)精度，Thermo Scientific的VersaRx檢重秤從輸入段到稱量段到輸出段采用刀口設計，使液體藥品非常平滑進入稱量臺，從而克服了藥水晃動的稱量的影響。