连续流工艺是一种在化工、制药等领域逐渐得到广泛应用的技术
作者:民营GP已进入冰封期 来源:百家号 2025-1-6 打印内容
它具有诸多优点,例如能够提高反应的选择性和收率、增强过程安全性、实现更高效的生产等。
连续流工艺开发需要研究人员改变思维方式,并掌握更多工程类知识。相比传统工艺,它对反应的动力学和机理要有更深刻的认识,还需与化工技术人员密切合作。
连续流工艺在许多化学反应中都有很好的应用。比如硝化反应,能有效解决危险反应的安全问题,并提升选择性;卤代反应,特别是氟代反应,使用微通道反应器可以解决这类快反应的安全隐患;对于金属有机试剂参与的反应,该工艺可完美解决能耗、放大和选择性问题;在有气体产生的反应中,如 Curtius rearrangement、Sandmeyer 反应等,微通道也能取得不错的效果;此外,一些有危险中间体参与的反应,利用微通道反应器持液量少、本质安全的特性,可以避免传统合成路线中对危险中间体的规避。
在实际应用方面,以连续流好氧颗粒污泥工艺为例。活性污泥法在污水处理厂应用广泛,但存在占地面积大等问题。好氧颗粒污泥则具有占地面积小、沉降性能良好、生物量浓度高、耐有机负荷高且不易发生污泥膨胀等优势。
连续流好氧颗粒污泥的培养及形成过程如下:
1. 培养:研究人员对接种污泥类型、培养控制条件及反应器构型等方面进行了探索,但尚未得出统一结论。连续流 AGS 对进水基质有较高的有机物降解能力。
2. 颗粒化形成过程:其本质是微生物在特定情况下的自凝聚,认可度较高的是四步阶段形成假说,即微生物相互接触碰撞形成聚合体,通过物理、化学或生物作用相互吸附,分泌胞外多聚物产生生物凝胶作用形成微生物聚集体,最后在水流剪切力作用下使颗粒污泥的三维结构更成熟稳定。
连续流好氧颗粒污泥形成的主要影响因素包括:
1. 水力剪切力:可促进絮状污泥凝聚,加速微生物分泌胞外多聚物以促进颗粒化,还能减少污泥膨胀的几率,对 AGS 的稳定性起到关键作用。
2. 水力停留时间(HRT):HRT 很大程度上决定了颗粒污泥的稳定性和造粒能否成功,它与基于沉降速度的选择压力直接相关,是实现泥水分离的关键控制因素。
然而,连续流工艺的开发和应用也面临一些痛点问题。例如在加氢反应中,可能存在压力、流量计、输液泵等单元稳定性监测的难题,供液重复性不好、输液泵流量不准、流量计压差波动易损坏、压力波动大导致工艺参数不稳定等问题,设备操作繁琐、自动化程度不高,气路、液路、温控、压力等多单元协同操作复杂,数据记录不完整、缺少过程数据以及合成结果检测滞后制约连续化工艺开发效率等。针对这些问题,可采用相应的小试中试设备解决方案,如使用特定的小试 g 级设备和中试 kg 级设备,并结合自动化控制、物联网-大数据-云平台、人工智能等技术,以提升生产效率。
上篇:
下篇: