反應(yīng)用“心”，無縫對(duì)接

——訪康寧反應(yīng)器全球業(yè)務(wù)總監(jiān)、亞洲新產(chǎn)業(yè)開發(fā)總監(jiān)姜毅博士

□中國(guó)化工信息周刊記者 唐茵

    對(duì)于化工行業(yè)來說，一項(xiàng)新工藝技術(shù)、新產(chǎn)品的開發(fā)往往需要小試、中試、產(chǎn)業(yè)化的漫長(zhǎng)過程。一些反應(yīng)在實(shí)驗(yàn)室里進(jìn)行得非常順利，大規(guī)模生產(chǎn)時(shí)卻會(huì)出現(xiàn)各種各樣的問題，產(chǎn)業(yè)化的步子停滯不前。康寧公司（CORNING）旗下的AFR®高通量-微通道“心形”反應(yīng)器讓這樣的問題迎刃而解。這種反應(yīng)器是在怎樣的背景下誕生的？和傳統(tǒng)的反應(yīng)器相比有哪些優(yōu)勢(shì)？近日本刊記者對(duì)康寧反應(yīng)器全球業(yè)務(wù)總監(jiān)、亞洲新產(chǎn)業(yè)開發(fā)總監(jiān)姜毅博士進(jìn)行了專訪。

用心做反應(yīng)，十年磨一刃

據(jù)姜毅博士介紹，開發(fā)AFR®高通量-微通道反應(yīng)器技術(shù)念頭始于2002年的康寧歐洲技術(shù)中心，該技術(shù)的商業(yè)化推廣追溯到2006年，至今已有10個(gè)年頭。

“在設(shè)計(jì)之初，我們的目標(biāo)是找到一種非常有效的多功能平臺(tái)，來滿足千家萬戶的不同化學(xué)反應(yīng)的需求。我們定位康寧反應(yīng)器平臺(tái)必須是一個(gè)單元式或者是模塊式的有效集成系統(tǒng)，最終用不同的模塊進(jìn)行系統(tǒng)組合來滿足眾多化學(xué)反應(yīng)的需求。” 姜毅表示。

隨后，借助康寧全球布局的一大批非常強(qiáng)的AFR反應(yīng)器應(yīng)用工程師團(tuán)隊(duì)，康寧和全球的客戶一起進(jìn)行了大量的AFR合成工藝應(yīng)用研究，在全球做了超過500種的化學(xué)反應(yīng)。實(shí)踐證明，對(duì)于大多數(shù)客戶的化學(xué)反應(yīng)，康寧AFR®高通量-微通道反應(yīng)器展現(xiàn)了可喜的技術(shù)可行性。

基于“心形”混合單元打造的的專利微通道設(shè)計(jì)讓康寧公司引以為驕，也被美國(guó)麻省理工學(xué)院化工系團(tuán)隊(duì)和法國(guó)Toulouse大學(xué)化工系團(tuán)隊(duì)譽(yù)為目前世界上最高效的微通道流體模塊設(shè)計(jì)。

產(chǎn)學(xué)研無縫對(duì)接

姜毅告訴記者，康寧的AFR®高通量-微通道反應(yīng)器獨(dú)特的多層結(jié)構(gòu)整體設(shè)計(jì)，使得其總換熱效率和流體混合的傳質(zhì)性能均比傳統(tǒng)的攪拌釜反應(yīng)器高出很多倍。在多種化學(xué)合成應(yīng)用中具有顯著的優(yōu)勢(shì)：提高反應(yīng)收率和產(chǎn)品純度，消除安全隱患，縮短反應(yīng)生產(chǎn)周期，減少溶劑的使用和廢物的產(chǎn)生。更重要的是，這種反應(yīng)器能夠?qū)崿F(xiàn)從實(shí)驗(yàn)室工藝開發(fā)到工業(yè)化放大生產(chǎn)的無縫對(duì)接。

姜毅認(rèn)為，實(shí)驗(yàn)室發(fā)明的“小試”技術(shù)真正高效地形成一個(gè)工業(yè)化“大生產(chǎn)”的效益，除了項(xiàng)目執(zhí)行過程要提高效率，項(xiàng)目硬件平臺(tái)也很重要的。整個(gè)過程不僅投資風(fēng)險(xiǎn)大，項(xiàng)目周期也很長(zhǎng)。如果有一個(gè)多功能平臺(tái)可以直接連接“實(shí)驗(yàn)室小試工藝”和“大生產(chǎn)量產(chǎn)工藝”，并且保證無放大效應(yīng)，科研人員就可以避免目前“中試放大”的投資環(huán)節(jié)。借助于強(qiáng)大創(chuàng)新硬件技術(shù)平臺(tái)的產(chǎn)學(xué)研，有望根本地解決目前化工行業(yè)產(chǎn)學(xué)研所面臨的難題。

量體裁衣滿足需求

據(jù)姜毅介紹，對(duì)于不同的反應(yīng)工藝，康寧反應(yīng)器可以通過不同的組合量體裁衣。康寧成功開發(fā)了五類反應(yīng)器平臺(tái)，其中有兩類“拳頭”反應(yīng)器平臺(tái)分別服務(wù)于兩大領(lǐng)域：一類是G1平臺(tái)主要用于實(shí)驗(yàn)室工藝開發(fā)和優(yōu)化，另一類是G4“大生產(chǎn)”平臺(tái)用于大規(guī)模工業(yè)化合成生產(chǎn)。G1和G4這兩類反應(yīng)器平臺(tái)對(duì)很多不同的反應(yīng)體系，都能夠取得實(shí)驗(yàn)室和大生產(chǎn)相同的反應(yīng)結(jié)果。

從材料來講，康寧反應(yīng)器分兩大類，一類是由特種玻璃制成的，透明可視，非常適合于實(shí)驗(yàn)室工藝開發(fā)； 另一類是由特種陶瓷制成，具體來講是特種碳化硅陶瓷，深顏色不透明的，具有最廣泛的耐化學(xué)腐蝕性能 （比如氟化工和強(qiáng)堿高溫）。這樣使可以滿足不同反應(yīng)物料的需求。

盡管2002年康寧就開始涉足化學(xué)反應(yīng)器業(yè)務(wù)，直到現(xiàn)在，高通量微通道反應(yīng)器還被康寧視為“新興產(chǎn)業(yè)”，每年都有高額的科研投入。“持續(xù)創(chuàng)新是我們核心競(jìng)爭(zhēng)力之一。去年我們推出了G1微通道LED光化學(xué)反應(yīng)器，今年又推出了G1的碳化硅碳硅陶瓷反應(yīng)器。我們 的目標(biāo)是每年有新產(chǎn)品。”姜毅表示。