微通道反应设备技术优势及政策引导

　　　一、微通道反应技术是什么

　　微通道反应技术主要是借助于微通道反应器实现连续化生产的一种经过验证的工业化技术，是国家近年来着重推广的安全技术方案，也是英格尔集团响应国家绿色化工号召，重点推进的现代化工业技术。微通道反应器，是利用精密加工技术制造的特征尺寸在10到300微米（或者1000微米）之间的微型反应器，微反应器的“微”表示工艺流体的通道在微米级别，而不是指微反应设备的外形尺寸小或产品的产量小。微反应器中可以包含有成百上千的微型通道，因此也实现很高的产量。是20世纪90年代发展起来的化工学科前沿，在欧美国家已经有30多年的应用历史，着重研究微时空尺度下的“三传一反”特征与规律，是实现过程安全、高效、可控的现代化工技术。

　　二、微通道反应技术能带来什么

　　与传统釜式反应相比，微通道反应器由于内部通道特征尺寸的缩小，使其具有热质传递速率快、内在安全性高、过程能耗低、集成度高、放大效应小、可控性强等优点，对提高目的产物的选择性和转化率，以及资源、能源的综合利用率，实现化工过程节能减排和可持续性发展具有重要意义。

　　1、可实现本质安全

　　本质安全是指通过设计等手段使生产设备或生产系统本身具有安全性，即使在误操作或发生故障的情况下也不会造成事故的功能。具体包括失误—安全（误操作不会导致事故发生或自动阻止误操作）、故障—安全功能（设备、工艺发生故障时还能暂时正常工作或自动转变安全状态）。

　　英格尔集团大力推广的微反应技术所具有的优势能极大地提高精细化工过程的本质安全性：极大的传热系数，能让反应接近等温条件下进行，没有热点的聚集，对于解决放热量巨大的快速化学反应具有重大意义。通过控制通道尺寸小于易燃易爆物质的临界直径，能有效地阻断自由基的链式反应，从而使爆炸无从发生;多反应单元线性组合可以保证即使有毒有害物质发生泄漏，泄漏量也非常小，对周围环境和人体健康造成的危害有限，且能在其他单元继续生产的同时予以更换。

　　并且微反应器采用连续流动反应，因此在反应器中停留的化学品数量总是很少的，即使万一失控，危害程度也非常有限，减少了发生安全事故和质量事故的可能性。例如，传统硝化反应为了避免安全问题，均采用滴加方式进行生产，反应时间可达到36小时以上。但同样的反应，在微通道反应器中只需要1~3分钟即可结束。在线持液量由釜式反应的1000L~2000L，缩小到数百毫升，降低了数千倍，即便发生风险，由于数量极小，也是安全可控的。因此微反应器可以轻松应对苛刻的工艺要求，实现安全高效生产。

　　目前在国内采用微反应技术的高危反应项目，至今未发生严重安全事故，安全性相较于釜式反应具有本质区别。

　　2、可实现绿色工艺减少三废产生

　　传统釜式反应为了确保反应的完全进行，在投料时往往会将其中的一种物料过量投放，这样会导致副反应增加，后处理阶段造成三废量的进一步放大，从而对生产带来不利影响。

　　英格尔集团大力推广的微通道反应技术则可以精确的控制物料的进料比，从而达到投多少产多少的效果，从而减少副反应发生，降低三废的产量，从而相应国家绿色化工的要求。

　　3、降低能耗

　　微通道反应器的表面积体积比介于10000至50000 m2·m-3之间，而传统反应器的表面积体积比一般约为100 m2·m-3，因此相较于传统反应器，微通道反应器极大的增加了换热效率。将一些需要低温缓慢反应的生产条件，变为常温快速的生产条件，从而极大的降低了能耗，提高了生产效率，符合国家对清洁工艺的指导要求。

　　4、占地小产能大

　　微通道反应器由于可24小时连续化生产，因此单体年通量非常可观。以硝化反应为例，在同样生产10000吨能力的生产线，微通道反应器的反应段占地大致只需要4米*2米*2米的场地，却可以替代15~20台1000~2000L硝化釜的产能，占地面积大大减小。并且微通道反应器的布局可针对场地的特点灵活布局，进一步提高场地的利用率，在同样的土地面积上进一步提高产能，提高经济产出。

　　5、质量稳定

　　英格尔集团大力推广的微通道反应技术可以根据反应实际情况，设计成投料全自动化，反应过程全自动化，后处理全自动化的无人工厂。大大降低了人为导致的误差，提高产品的质量稳定性，同时降低了对人的安全风险。

　　三、政策支持

　　1、2017年工信部：产业关键共性技术发展指南（2017年）工信部科[2017]251号

　　各省、自治区、直辖市及计划单列市、新疆生产建设兵团工业和信息化主管部门：为深入贯彻落实《中国制造2025》(国发〔2015〕28号)，推进供给侧结构性改革，发挥产业技术研发应用对创新驱动的引领和支撑作用，增强关键环节和重点领域的创新能力，实现中国制造向中国创造转变，我部组织修订了《产业关键共性技术发展指南(2017年)》。现印发你们，请积极做好相关产业关键共性技术的研究开发引导工作。

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　　3.促进剂M(2-巯基苯并噻唑)微反应管道连续法工艺技术

　　主要技术内容：新型二硫化碳和硫磺缩合反应催化剂;高压微通道器和反应工艺;高效纯化和分离M的萃取剂和萃取工艺等。

　　2、精细化工反应安全风险评估导则（试行）（安监总管三〔2017〕1号）国家安全监管总局

　　6.6措施建议

　　“对于反应工艺危险度为4级和5级的工艺过程，尤其是风险高但必须实施产业化的项目，要努力优先开展工艺优化或改变工艺方法降低风险，例如通过微反应、连续流完成反应；……”

　　3、《石化绿色工艺名录（2018年版）》中国石油和化学工业联合会

　　为贯彻落实《关于促进石化产业绿色发展的指导意见》（发改产业〔2017〕2105号），国家发展改革委、工业和信息化部委托石化联合会开展了《石化绿色工艺名录》的研究和编制工作。经组织业内专家对候选工艺进行评审并公示，形成了《石化绿色工艺名录（2018年版）》。经报国家发展改革委、工业和信息化部批准，于2018年10月15日由石化联合会正式发布。

　　1半水—二水法/半水法湿法磷酸工

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　　20微通道自动化生产工艺

　　4、《石化绿色工艺名录（2019年版）》中国石油和化学工业联合会

　　为贯彻落实《关于促进石化产业绿色发展的指导意见》（发改产业〔2017〕2105号），进一步发挥《石化绿色工艺名录》对行业绿色发展的引导作用，石化联合会通过公开征集及专家严格评审，修订形成了《石化绿色工艺名录（2019年版）》，于2019年12月31日正式发布，同时《石化绿色工艺名录（2018年版）》废止。《石化绿色工艺名录（2019年版）》是各有关部门支持石化产业绿色发展的重要依据，有助于引导企业在技术改造、项目建设中积极采用先进绿色工艺技术，推进石化产业转型升级和绿色发展。

　　1半水—二水法/半水法湿法磷酸工

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　　19微通道自动化生产工艺

　　5、《产业结构调整指导目录(2019年本)》

　　2020年1月1日起将实施的《产业结构调整指导目录(2019年本)》中，共涉及行业48个，条目1477条，其中鼓励类821条、限制类215条、淘汰类441条。

　　2.1鼓励类

　　石化化工行业第11项明确指出：

　　染料、有机颜料及其中间体清洁生产、本质安全的新技术（包括发烟硫酸连续磺化、连续硝化、连续酰化、连续萃取、连续加氢还原、连续重氮偶合等连续化工艺，催化、三氧化硫磺化、绝热硝化、定向氯化、组合增效、溶剂反应、双氧水氧化、循环利用等技术，以及取代光气等剧毒原料的适用技术，膜过滤和原浆干燥技术）的开发和应用。

　　2.2限制类

　　第8项明确指出：

　　限制新建染料、染料中间体、有机颜料、印染助剂生产装置（鼓励类及采用鼓励类技术的除外）

　　医药行业涉及鼓励类8项、限制类6项、淘汰类13项鼓励类第1项明确指出：鼓励药物生产过程中的新技术开发与应用——药物生产过程中的膜分离、超临界萃取、新型结晶、手性合成、酶促合成、连续反应、系统控制等技术开发与应用。

　　6、临海市安全生产管理委员会文件临安委【2020】11号

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　　2、凡是涉及硝化、光气化、过氧化反应的新、改、扩危险化学品建设项目原则上使用微通道反应器或载液量小于5000mI的其他新型连续化微反应器,确有必要使用其他反应器的,需经专家论证

　　7、江苏省应急管理厅发布了《省应急管理厅关于进一步提升硝化企业本质安全水平的指导意见》

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　　五、积极实施工艺改进，有效降低安全风险

　　新改扩建的硝化装置原则上采用微通道等连续硝化生产工艺，进一步提升工艺本质安全水平，管控源头风险；全流程推广应用机械化、自动化生产设备设施，实现机械化换人、自动化减人，最大限度地压减现场作业人员数量。新建硝化装置应单独布置，不得与其他装置混建或布置在同一厂房内，与周边建（构）筑物的防火间距至少满足《石油化工企业设计防火标准》（GB50160）的要求，不得在硝化生产装置内设置固定操作岗位。

　　四、国内部分已投产项目

　　1、浙江信汇新材料股份有限公司开发的3万吨/年溴化丁基橡胶微化工技术项目，目前在浙江信汇已经顺利投产并正常运行，该工艺卤化过程在微反应通道内停留时间仅20～300秒。

　　2、绍兴东湖高科全球首套万吨级乙烯利原药微反应器生产装置建成投产。

　　3、科迈化工股份有限公司万吨级次磺酰胺促进剂微反应生产线投产。

　　4、用于磷酸二氢铵生产的微反应装置在中国石化催化剂长岭分公司投产，年产能8万-10万吨。

　　5、胜利油田中胜环保有限公司的百吨级、千吨级用于石油磺酸盐生产的微反应技术实现工业应用。

　　6、山东盛大集团现已建成年产1万吨纳米碳酸钙的微反应生产装置。

　　7、世界规模最大的15万吨/年湿法磷酸净化（PPA）微反应装置在瓮福集团达州基地建成并一次投料成功。

　　8、万德股份在山东淄博新建的4万吨/年硝酸异辛酯(EHN)微通道产业化项目投产。

　　9、浙江巍华新材料股份有限公司建成并投产万吨级通量的硝化微通道反应器生产线。 上一篇：没有了 下一篇：硝化反应