1. 痛點問題
化學工業是我國國民經濟的支柱產業,集中于生產基礎和大宗化工原料,而面向高端制造業和戰略性新興產業的產品,其比重不足10%?;ぎa業正受到國外技術壁壘和國內消費結構升級及生態環境保護要求提高的多重壓力,需要加快轉型升級,邁向高端化和綠色化。
針對傳統醫藥中間體、精細化工生產設備技術革新的研究方向,微反應器和微流控技術的研究和應用成為國內外研究機構的研究熱點。微反應器和微流控技術自上世紀九十年代提出,就受到學術界和產業界的廣泛關注。微反應連續化生產技術是一項在新世紀中具有革命性的技術,是生物、化學、化工等交叉前沿的方向;2009年,25家國際著名跨國公司和研究機構將微化工技術列入化工產業發展新方向,聯合啟動了構建所謂靈活、快速、未來化工廠的“F3計劃”。醫藥中間體、精細化工產品由于產量小,目前普遍采用傳統的反應釜等設備,單批次生產,存在原料利用率低、污染排放量大,生產過程安全性較差,難以適應可持續發展的需要。解決醫藥中間體、精細化工生產的環保、安全、效率等問題,是目前廣大中小型生產企業實現跨越式發展的關鍵。
2. 解決方案
微反應器/微流控技術:以微結構元件為核心,在微米或亞毫米受限空間內進行的流動、傳遞和反應過程,它通過減小體系的分散尺度強化混合、分散與傳遞,提高過程可控性和效率,以“數量放大”為基本準則,將實驗室成果可靠地運用于工業過程,實現大規模生產。
目前,微反應器/微流控技術已經從研究階段向工業化生產階段發展,相關技術及產品的應用正處于快速增長的階段,在生物醫藥、化妝品、環保等領域,都有著廣泛的應用需求。采用微反應器成套技術,在實現化學品生產的連續化同時,具有低能耗,高效率,低排放,高安全性等一系列優勢。
1) 本項成果基于微化工技術,結合先進的生產裝備自動化技術,提供面向生物醫藥制造領域的綠色高效的微流控技術生產方案。
2) 同時,結合先進智能制造技術,可以構建全自動的集成化工藝平臺,實現智能化、綠色化的生產工藝及裝備的整體應用。
面向生物醫藥、精細化學品生產企業的研發及生產工藝升級,開發綠色高效的微流控生產裝備及技術。本項目產品多為定制化裝備,市場定位方案為細分化定位,結合特定的工藝開發需求定制化實驗裝置,開發專有的生產工藝技術。隨著未來生物制藥、精細化學品生產企業在安全、環保方面的壓力繼續增大,對微流控、微反應器系統的需求將以年30%的需求量增長。
智能化微流控平臺結合工藝研發技術服務,幫助企業實現百噸至千噸級工業化生產裝置升級。
1) 醫藥生產企業:輔助企業開發藥物生產關鍵工藝,實現常規生產工藝無法完成的合成反應生產過程。
2) 護膚品生產企業:提供小型化、個性化反應器裝置,設計實現用于生產特殊乳液生產的微反應器,做到定量化個性化生產。
3) 精細化學品生產企業:針對傳統精細化學品生產設備,設計高效、低能耗、低排放的微反應器系統;提供從實驗研究到中試再到量產化的整套服務。
微反應器核心反應區域體積小、具備高效的傳質、傳熱特性,相較于傳統的生產裝備:
1) 反應效率可提高10~100倍,常規設備需要數天完成的反應過程在微反應器中幾分鐘就能完成;
2) 反應的選擇性可以提高50%,降低了后續產品分離的要求;
3) 同時,避免了多個過程設備以及大型的反應設備,設備投資及運營成本可降低50%。
此外,本項成果采用的微反應器技術除了基于“微通道”的微反應器外,還具有多種結構的微反應器,適用的反應類型多,應用領域更加廣泛。
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