乙醛酸是合成香料、医药、农药等化学品的重要中间体 ,作为交联剂,还广泛应用于高聚物的制备过程中 。 目前,工业上生产乙醛酸的主要方法有硝酸氧化乙二醛法、草酸电解还原法以及臭氧 氧化马来酸酐法等 。草酸电解法产生三废较少、污染小,但能耗大,乙醛酸的质量不稳定,成本高;臭氧氧化法得到的乙醛酸收率高、质量好、污染小,但反应条件较为苛刻,设备投资费用较高,副产物甲酸对设备腐蚀比较严重,此外臭氧的发生以及 处理存在较大的问题;硝酸氧化乙二醛法条件温和、工艺简单成熟、设备投资费用少,目前被国内大部分厂家所采用 。乙醛酸极易被硝酸进一步氧化生成乙二酸,因此精确控制反应进程、防止过度氧化是得到高品质乙醛酸的关键所在。 目前,工业上采用硝酸氧化乙二醛法制备乙醛酸时,通常以滴加的方式控制反应进程,以提高反应收率和选择性。但是这一方式耗时费力,因不能精确控制,经常会出现反应物浓度过高而导致暴沸现象 ,从而产生大量的过度氧化产物。此外,这一过程中往往需要添加少量的盐酸和亚硝酸钠作为引发剂以缩短反应时间,但是额外试剂的引入同时也会降低最终产物的纯度。 近年来,无论是在科学研究还是工业生产中, 微反应器都引起了研究者的极大兴趣。 与常规的釜式反应器相比,微反应器具有优异的传质传热性能、混合时间短、能精确控制反应参数(温度、压 力、停留时间等、高效的生产效率以及安全可控等 优势,尤其适合一些快速强放热、易爆炸、含剧毒物 的反应 。 通过反应器的并联或者长时间运行,可以直接实现由实验室到大规模工业生产,无需传统 的中试放大等过程的研究投入。 此外,实时监测与智能反馈系统的应用为微反应器的自动化处理提 供了可能,使得反应过程更为精确可控 。 利用 微反应器进行一些氧化还原反应,可以实时准确地 中断反应,使其停留在反应的某个阶段,可以明显 提高反应的选择性 。本文针对传统反应器中硝酸氧化乙二醛制备 乙醛酸时存在周期长、选择性低等问题,开展在微 反应器中对该反应过程的研究。 首先设计了 T 形 微混合器与微通道串联构成的微反应器装置,考察 硝酸氧化乙二醛反应过程中温度、压力、停留时间 对产物转化率和选择性的影响。随后,根据实验结 果设计了一种 T 形微混合器、微通道以及降膜微反应器串联构成的微反应器装置,通过硝酸分股进料,避免了乙二醛过度氧化问题,得到了较高的选 择性与转化率。