微通道反應(yīng)器推動硝化過程安全革新

微通道反應(yīng)器為硝化過程帶來根本性安全改進。

硝化反應(yīng)主要涉及以下幾類：
1. 烷基硝化，制造硝基烷烴。這類反應(yīng)屬于高溫自由基反應(yīng)，通常以氣態(tài)進行。盡管有專利和文獻記載，但它們不是微反應(yīng)硝化的典型例子；
2. 羥基、氨基、脲的硝化，生產(chǎn)硝酸酯等。這些反應(yīng)極為活躍，速度快且放熱劇烈，非常適宜采用微通道反應(yīng)技術(shù)；
3. 苯環(huán)、雜環(huán)的硝化。精細化工行業(yè)中有大量芳環(huán)硝化反應(yīng)。由于芳環(huán)上電子云密度差異（如富電子、缺電子等），硝化反應(yīng)活性各異。微通道反應(yīng)器技術(shù)在芳環(huán)硝化中的應(yīng)用較為復(fù)雜，必須針對不同底物和反應(yīng)體系進行具體分析。
芳環(huán)硝化反應(yīng)在微通道反應(yīng)器中的應(yīng)用需綜合考量多個因素，包括反應(yīng)體系流動性、硝化底物活性、硫酸和硝酸濃度、脫水性等。硝化底物活性直接影響反應(yīng)速度。硝化活性指數(shù)（NAI：nitration activity index）是基于硝化底物反應(yīng)位點計算電子云密度，并結(jié)合經(jīng)驗參數(shù)修正得出的數(shù)值，能夠相對準確地判斷硝化反應(yīng)是否適合微通道反應(yīng)技術(shù)。NAI值越低，硝化活性越強；反之，則越弱。當NAI>2.76時，硝化活性過低，底物在微反應(yīng)器中硝化的可行性不高。通過對數(shù)十個一硝化和二硝化案例的NAI值計算及與實驗數(shù)據(jù)對比，表明微通道反應(yīng)器技術(shù)在硝化反應(yīng)中有廣泛應(yīng)用潛力。

此外，某些硝化反應(yīng)的原料或產(chǎn)物在反應(yīng)體系中不溶，流動性差，因此不能使用微通道反應(yīng)器技術(shù)。
微通道反應(yīng)器技術(shù)已在硝化工藝的工業(yè)化生產(chǎn)中得到一定規(guī)模應(yīng)用。例如，柴油十六烷值改進劑硝酸異辛酯的工業(yè)化生產(chǎn)，目前主要采用微通道反應(yīng)器工藝。該工藝連續(xù)、自動化程度高，安全性明顯優(yōu)于傳統(tǒng)釜式間歇工藝。同時，國內(nèi)也有若干硝化工藝正在申報工業(yè)化生產(chǎn)過程中。

微通道反應(yīng)器技術(shù)在硝化生產(chǎn)中的重要意義。

重要性：01 安全：在相同產(chǎn)能下，微通道反應(yīng)器的持液體積僅是反應(yīng)釜的1/1000，是管道反應(yīng)器的1/10至1/100。即使反應(yīng)失控，瞬間反應(yīng)物料很少，風險低；
02 連續(xù)化：實現(xiàn)連續(xù)化、自動化生產(chǎn)，減少人工需求，符合產(chǎn)業(yè)升級改造趨勢；
03 工藝提升：借助微通道反應(yīng)工藝再開發(fā)，可能提高收率、選擇性，增強環(huán)保水平。