連續(xù)流工藝是一種在化工、制藥等領(lǐng)域逐漸得到廣泛應(yīng)用的技術(shù)
作者:民營GP已進(jìn)入冰封期 來源:百家號 2025-1-6 打印內(nèi)容
它具有諸多優(yōu)點(diǎn),例如能夠提高反應(yīng)的選擇性和收率、增強(qiáng)過程安全性、實(shí)現(xiàn)更高效的生產(chǎn)等。
連續(xù)流工藝開發(fā)需要研究人員改變思維方式,并掌握更多工程類知識。相比傳統(tǒng)工藝,它對反應(yīng)的動力學(xué)和機(jī)理要有更深刻的認(rèn)識,還需與化工技術(shù)人員密切合作。
連續(xù)流工藝在許多化學(xué)反應(yīng)中都有很好的應(yīng)用。比如硝化反應(yīng),能有效解決危險(xiǎn)反應(yīng)的安全問題,并提升選擇性;鹵代反應(yīng),特別是氟代反應(yīng),使用微通道反應(yīng)器可以解決這類快反應(yīng)的安全隱患;對于金屬有機(jī)試劑參與的反應(yīng),該工藝可完美解決能耗、放大和選擇性問題;在有氣體產(chǎn)生的反應(yīng)中,如 Curtius rearrangement、Sandmeyer 反應(yīng)等,微通道也能取得不錯的效果;此外,一些有危險(xiǎn)中間體參與的反應(yīng),利用微通道反應(yīng)器持液量少、本質(zhì)安全的特性,可以避免傳統(tǒng)合成路線中對危險(xiǎn)中間體的規(guī)避。
在實(shí)際應(yīng)用方面,以連續(xù)流好氧顆粒污泥工藝為例�;钚晕勰喾ㄔ谖鬯幚韽S應(yīng)用廣泛,但存在占地面積大等問題。好氧顆粒污泥則具有占地面積小、沉降性能良好、生物量濃度高、耐有機(jī)負(fù)荷高且不易發(fā)生污泥膨脹等優(yōu)勢。
連續(xù)流好氧顆粒污泥的培養(yǎng)及形成過程如下:
1. 培養(yǎng):研究人員對接種污泥類型、培養(yǎng)控制條件及反應(yīng)器構(gòu)型等方面進(jìn)行了探索,但尚未得出統(tǒng)一結(jié)論。連續(xù)流 AGS 對進(jìn)水基質(zhì)有較高的有機(jī)物降解能力。
2. 顆�;纬蛇^程:其本質(zhì)是微生物在特定情況下的自凝聚,認(rèn)可度較高的是四步階段形成假說,即微生物相互接觸碰撞形成聚合體,通過物理、化學(xué)或生物作用相互吸附,分泌胞外多聚物產(chǎn)生生物凝膠作用形成微生物聚集體,最后在水流剪切力作用下使顆粒污泥的三維結(jié)構(gòu)更成熟穩(wěn)定。
連續(xù)流好氧顆粒污泥形成的主要影響因素包括:
1. 水力剪切力:可促進(jìn)絮狀污泥凝聚,加速微生物分泌胞外多聚物以促進(jìn)顆�;�,還能減少污泥膨脹的幾率,對 AGS 的穩(wěn)定性起到關(guān)鍵作用。
2. 水力停留時間(HRT):HRT 很大程度上決定了顆粒污泥的穩(wěn)定性和造粒能否成功,它與基于沉降速度的選擇壓力直接相關(guān),是實(shí)現(xiàn)泥水分離的關(guān)鍵控制因素。
然而,連續(xù)流工藝的開發(fā)和應(yīng)用也面臨一些痛點(diǎn)問題。例如在加氫反應(yīng)中,可能存在壓力、流量計(jì)、輸液泵等單元穩(wěn)定性監(jiān)測的難題,供液重復(fù)性不好、輸液泵流量不準(zhǔn)、流量計(jì)壓差波動易損壞、壓力波動大導(dǎo)致工藝參數(shù)不穩(wěn)定等問題,設(shè)備操作繁瑣、自動化程度不高,氣路、液路、溫控、壓力等多單元協(xié)同操作復(fù)雜,數(shù)據(jù)記錄不完整、缺少過程數(shù)據(jù)以及合成結(jié)果檢測滯后制約連續(xù)化工藝開發(fā)效率等。針對這些問題,可采用相應(yīng)的小試中試設(shè)備解決方案,如使用特定的小試 g 級設(shè)備和中試 kg 級設(shè)備,并結(jié)合自動化控制、物聯(lián)網(wǎng)-大數(shù)據(jù)-云平臺、人工智能等技術(shù),以提升生產(chǎn)效率。
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