微通道反应器在氯苯硝化反应中的应用【概要说明】微通道反应器在氯苯硝化反应中的应用氯苯硝化合物是用途极为重要的有机化学原料，广泛应用于合成染料、颜料、医药、农药、橡胶助剂、工程塑料等.工业硝化方法主要有：稀硝酸硝化、浓硝酸硝化、非均相混酸硝化和有机溶剂中硝化等几种方法.目前由于国内生产厂家逐年增加，老厂挖潜改造多出产品，产量猛增，产品市场竞争激烈!氯苯硝化反应是成熟的化学反应，工业化过程中存在明显问题，如产生大量废酸、选择性不佳等氯苯硝基化合物是用途极为重要的有机化学原料，广泛应用于合成染料、颜料、医药、农药、橡胶助剂、工程塑料等。

　　但是，从反应过程中发生的σ合物来看，Id和IID特别稳定!因此，氯苯亲电取代反应，虽然比苯难以进行，但主要发生在氯原子的邻近和对位从空间效应的角度来看，氯原子体积大，阻碍了N02的邻近位置，从而减少了邻近位置产物的生成微通道内的反应过程与传统的批次反应技术相比，具有快速混合、传热、狭窄的停留时间分布、重复性好、系统响应快、自动控制方便、放大效果和高安全性能等优点。氯苯硝化为快速强放热反应，在传统的反应器中，反应释放的热量不能立即释放，反应温度不能制造，反应液混合不均匀等缺点，容易引起副反应、技术操作复杂、生产安全等问题。

　　放大效应存在的根本原因,除了设备和原料引入的杂质可能导致副反应或副催化作用外,主要在于设备尺寸变化引起的介质的流动规律、机械效率和传热速率发生变化,而且这些变化并不协调相似!以传热速率为例,实验室1L反应器换热面积是0。03m3,工业生产规模1000L反应器换热面积是3m3,单位体积换热比表面积工业规模是实验室的1/10,在工业生产中势必由于传热不畅引起温度升高或降低,造成反应不能在佳温度条件下进行,产率降低.

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　　N02攻击氯苯时，首先与离域电子发挥作用，生成π合物，此时无新键生成！然后，π体系中两个电子被夺走，并形成σ键，生成σ络合物!σ合物不稳定，容易失去质子，生成能量低的离域闭合共享系统。在反应过程中，变成σ合物，失去质子的过程迅速进行，但π合物的过程缓慢，决定了整个反应的速度根据电子效应的观点，硝化过程中的过渡状态和σ合物的稳定性各不相同，因此各位置难以替代!氯原子具有较强的吸电感应效果，苯环电子云密度降低因此对亲电取代反应不利！

　　在微通道反应器中，尺寸微化加强了设备的传热、传质过程，实现了技术的连续化!实验研究原料配比、反应温度、体积流速等主要因素对氯苯转化率、选择性等的影响1选择性比较在实验中，在微通道反应器和传统反应器各自的工艺条件下在微通道反应器中，氯苯的单程转化率相对较低，但获得的产品的邻近选择性明显提高，副产品相对较少!分析原因，尺寸被微型化的微通道反应器，强化了传热、传质过程，弱化了反应中邻位空间位阻效应，利于生成邻硝基氯苯，提高了氯苯邻位选择性2时空转化率比较时空转率(STC)定义为STC=△n/(V！

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　　工业硝化方法主要有：稀硝酸硝化、浓硝酸硝化、非均相混酸硝化和有机溶剂中硝化等几种方法!目前国内制造商逐年增加，旧工厂挖掘潜力改造产品多，产量激增，产品市场竞争激烈！氯苯硝化反应是成熟的化学反应，工业化过程中存在明显问题，如产生大量废酸、选择性不佳等!因此，研究微通道反应器内芳烃硝化反应具有积极意义机械理解分析氯苯硝化作为典型的芳香族亲电取代反应，用PM3化学方法计算，对位与邻位电荷比间位更负，因此确化反应过程，硝酰阳离子N02优先进攻邻位和对位，所得产物也是邻对位为主氯原子是钝化苯环的邻近、对位定位基，氯苯硝化状况特殊.

　　h)mol！m-h-1，即反应物在单位体积、单位时间内转化为产物的摩尔数，是测量反应器装置生产能力的标志之一！在实验中，在各自的工艺条件下，比较微通道反应器和通常的反应器中氯苯确化反应时空转化率微通道反应器中时空收率相对较高，比常规反应器约高4个数量级.扩大生产率和生产时，分别串联并行增加微通道反应器的数量，即所谓的扩大数量微通道反应器是染料工业实现工艺绿色化发展的新方向微通道反应器是一种连续流动的管道式反应器，包括化工单元所需要的混合器、换热器、反应器、控制器等！