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面向生物醫(yī)藥和精細(xì)化工綠色高效制造的微流控技術(shù)

1. 痛點(diǎn)問(wèn)題化學(xué)工業(yè)是我國(guó)國(guó)民經(jīng)濟(jì)的支柱產(chǎn)業(yè)，集中于生產(chǎn)基礎(chǔ)和大宗化工原料，而面向高端制造業(yè)和戰(zhàn)略性新興產(chǎn)業(yè)的產(chǎn)品，其比重不足10%。化工產(chǎn)業(yè)正受到國(guó)外技術(shù)壁壘和國(guó)內(nèi)消費(fèi)結(jié)構(gòu)升級(jí)及生態(tài)環(huán)境保護(hù)要求提高的多重壓力，需要加快轉(zhuǎn)型升級(jí)，邁向高端化和綠色化。針對(duì)傳統(tǒng)醫(yī)藥中間體、精細(xì)化工生產(chǎn)設(shè)備技術(shù)革新的研究方向，微反應(yīng)器和微流控技術(shù)的研究和應(yīng)用成為國(guó)內(nèi)外研究機(jī)構(gòu)的研究熱點(diǎn)。微反應(yīng)器和微流控技術(shù)自上世紀(jì)九十年代提出，就受到學(xué)術(shù)界和產(chǎn)業(yè)界的廣泛關(guān)注。微反應(yīng)連續(xù)化生產(chǎn)技術(shù)是一項(xiàng)在新世紀(jì)中具有革命性的技術(shù)，是生物、化學(xué)、化工等交叉前沿的方向；2009年，25家國(guó)際著名跨國(guó)公司和研究機(jī)構(gòu)將微化工技術(shù)列入化工產(chǎn)業(yè)發(fā)展新方向，聯(lián)合啟動(dòng)了構(gòu)建所謂靈活、快速、未來(lái)化工廠的“F3計(jì)劃”。醫(yī)藥中間體、精細(xì)化工產(chǎn)品由于產(chǎn)量小，目前普遍采用傳統(tǒng)的反應(yīng)釜等設(shè)備，單批次生產(chǎn)，存在原料利用率低、污染排放量大,生產(chǎn)過(guò)程安全性較差，難以適應(yīng)可持續(xù)發(fā)展的需要。解決醫(yī)藥中間體、精細(xì)化工生產(chǎn)的環(huán)保、安全、效率等問(wèn)題，是目前廣大中小型生產(chǎn)企業(yè)實(shí)現(xiàn)跨越式發(fā)展的關(guān)鍵。 2. 解決方案微反應(yīng)器/微流控技術(shù)：以微結(jié)構(gòu)元件為核心，在微米或亞毫米受限空間內(nèi)進(jìn)行的流動(dòng)、傳遞和反應(yīng)過(guò)程，它通過(guò)減小體系的分散尺度強(qiáng)化混合、分散與傳遞，提高過(guò)程可控性和效率，以“數(shù)量放大”為基本準(zhǔn)則，將實(shí)驗(yàn)室成果可靠地運(yùn)用于工業(yè)過(guò)程，實(shí)現(xiàn)大規(guī)模生產(chǎn)。目前，微反應(yīng)器/微流控技術(shù)已經(jīng)從研究階段向工業(yè)化生產(chǎn)階段發(fā)展，相關(guān)技術(shù)及產(chǎn)品的應(yīng)用正處于快速增長(zhǎng)的階段，在生物醫(yī)藥、化妝品、環(huán)保等領(lǐng)域，都有著廣泛的應(yīng)用需求。采用微反應(yīng)器成套技術(shù)，在實(shí)現(xiàn)化學(xué)品生產(chǎn)的連續(xù)化同時(shí)，具有低能耗，高效率，低排放，高安全性等一系列優(yōu)勢(shì)。 1) 本項(xiàng)成果基于微化工技術(shù)，結(jié)合先進(jìn)的生產(chǎn)裝備自動(dòng)化技術(shù)，提供面向生物醫(yī)藥制造領(lǐng)域的綠色高效的微流控技術(shù)生產(chǎn)方案。 2) 同時(shí)，結(jié)合先進(jìn)智能制造技術(shù)，可以構(gòu)建全自動(dòng)的集成化工藝平臺(tái)，實(shí)現(xiàn)智能化、綠色化的生產(chǎn)工藝及裝備的整體應(yīng)用。

清華大學(xué) 2021-09-08

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