连续流微反应技术在氮氧化物及环氧丙烷合成中的应用

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连续流微反应是基于一套独特装置以连续流动反应的方式解决化学反应中一些重要问题的有效方式,如解决批量反应中传热慢、反应不充分、装置腐蚀、人员安全问题等。此外,连续流微反应还可通过精确控制反应装置参数实现高效、绿色的工业化生产。我们将气体-液体连续流技术用于吡啶氮氧化物的高效合成,还使用气体-液体-固体连续流技术合成了环氧丙烷。本论文由以下三章组成:1.连续流微反应综述Atherto等人于1981年成功制定了连续流方案。随后,Wirth、Fu和Jamison等人报道了关于气体-液体、液体-液体、液体-固体类型的连续流微反应。通过对连续流微反应条件的探索,对计量泵、MFC、BPR等进行操作,精确控制反应参数,简化反应步骤,短时间达到最佳反应效果。与分批反应相比反应过程更加清洁绿色,反应时间更短,反应效率更高。因此,连续流微反应是一种有发展前景的技术。2.连续流微反应技术合成吡啶氮氧化物本章我们成功构建了一种将简单的连续流微反应用于合成吡啶氮氧化物。连续流微反应相对于批量反应来说具有更安全,更环保和更高效率的特点。我们采用连续流微反应装置,以TS-1为催化剂,双氧水为氧化剂的体系来高效合成吡啶氮氧化物,其产率高达99%。该体系反应条件温和、稳定、高效,是一种绿色、经济、催化剂可循环使用的理想合成方法。连续流微反应装置中的催化剂可以回收并重复使用多次,连续反应800小时也不会明显降低活性,长时间高效率的连续操作的特点,显示了其在工业大规模生产中的巨大潜力。3.连续流微反应技术合成环氧丙烷本章我们成功实现了基于简单的连续流微反应用于高效制备环氧丙烷。环氧丙烷的传统生产工艺主要有氯醇化法、共氧化法(也称间接氧化法)和直接氧化法,但是传统方法存在易腐蚀设备,使用的双氧水浓度较高,以及后处理步骤较多等缺点。本章先通过催化剂的负载金属进行筛选、改性,随后制备了锰负载TS-1的催化剂,用于高效合成环氧丙烷。采用连续流微反应装置,使用低浓度双氧水,安全性较高,易于扩大生产规模,很好的避免传统工艺存在的问题,在较短时间内环氧丙烷选择性达到99%,目标产物产率高达92%。
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