连续流动化学 - 提高安全性，缩短批次时间，提高质量和产率

连续流动化学：提高安全性，缩短批次时间，提高质量和产率

流动化学，即持续工艺或连续流动化学首先以既定流速将两个或更多不同的反应物流泵送至一个腔室、管子或者微型反应器内发生反应，然后在出口处收集包含所产生化合物的流体。 该溶液还可能被导向到后续的流动反应器环路中，以产生最终产物。 仅需要少量物料，这很大程度上提高了工艺安全性。 由于连续流动技术的内在设计，可以达到批次反应无法安全达到的反应条件。 其结果是质量更高、杂质更少和反应循环时间更快的产物。

数十年来，化工行业一直采用流动化学。 最近，制药和精细化工行业也在越来越多地采用此技术。 提高的安全性、改善的产品质量、经济高效以及总体的生产灵活性，这些都是连续流动化学使用增多的驱动因素。

流动化学的优点

使用连续流动化学有诸多优点，其中包括：

· 更好地控制反应，更佳的反应可重现性 混合、加热和停留时间等关键反应参数更精确地进行控制，因此可以提高产品产量，改善杂质控制。

· 可以评估更多的反应变化因素。  例如，在压力下运行连续反应可以使得反应能够在更高温度下进行，而在间歇反应中无法达到这样的温度，在间歇反应中通常只是在环境压力下进行溶剂回流。 因此可以提高产量。

· 模块化、可定制的工作流程。流动化学设备具有较高的模块化性能。 因此对设备进行配置，以满足具体反应的要求变得非常简单。 现在有一些商用的任务特定模块，可以轻松组装到用户定制的工作流程中。

· 改进工艺安全性。 过于危险无法以间歇方式进行的反应通常被认为可在连续流动中进行。 一个危险的反应可能是放热非常大或能量非常大的反应，而在流动反应中，会接触更小量的反应物。 此外，接触有毒的基质和试剂的情况由于连续流动系统中所需的更小用量，以及不必手动采样进行分析而得以较大程度减少。

· 化学反应的快速分析、优化和放大生产。 在流动工艺中测试多种反应变化因素要快得多，所需物料和试剂也更少。 实时在线分析针对变化因素对反应性能的影响提供了即时反馈。

· 提高产品质量和产量。 由于对变化因素的精确控制以及基于更广泛反应条件安全进行反应的能力，总体产量得以提高，杂质含量得以较大程度降低。

流动化学的主要应用

最近几年，使用连续流动化学进行的反应的数量和类型已经大幅增多，尤其在制药、精细化工、绿色化学、催化反应和高分子化学中更是如此。 这些化学行业的大部分发展对于批次反应来说都问题过多，无法以更大规模处理。 其中包括具有危险可能性的反应，如：

氢化反应-可燃、易燃与爆炸风险

氧化-放热、高反应性、爆炸危险

卤化-腐蚀性、毒性

氮化合物 – 放热、易爆、毒性

高活性性低分子量碳化合物 – 毒性、一氧化碳、氰化物、光气

硝化

重氮化

格氏试剂

使用有毒气体的反应

通过流动化学可以更安全处理反应物可能危害人体健康的反应。 连续流动化学的另一个日益增长的用途是控制立体化学，因为可以更仔细地调节反应变化因素以控制差向异构化。