研究團隊采用叔丁醇 (TBA) 為原料，* (H?O?) 為氧化劑，硫酸 (H?SO?) 為均相催化劑，通過兩步反應合成TBHP：
圖1 在硫酸酸性條件下，通過*氧化叔丁醇(TBA)合成叔丁基*(TBHP)
連續(xù)流動反應系統(tǒng)：
（a）康寧AFR微通道反應器
（b）管式反應器
（c）康寧AFR外接PTFE
（d）傳統(tǒng)的圓底燒瓶反應裝置。
進料系統(tǒng)：原料TBA/H?SO?混合液（A液）和H?O?溶液（B液）分別由注射泵和HPLC泵精確輸送至反應器
產物分析： 采用核磁共振波譜 (1H NMR, HSQC 2D 1H-13C NMR) 對產物組成進行定量分析，甲苯為內標。
為確定康寧AFR微通道反應器中合成TBHP的最佳條件，研究團隊系統(tǒng)考察了催化劑用量、反應溫度、氧化劑用量及停留時間等參數(shù)的影響。
實驗條件：反應溫度50°C，TBA:H?O?摩爾比1:1，改變H?SO?/TBA摩爾比 (0.8-1.2) 和停留時間 (0.49-4.9 min)。
圖 3反應溫度對以下指標的影響：(a) TBA轉化率，(b) TBHP和DTHP選擇性，(c) TBHP和DTHP收率（TBA與*摩爾比為1:1時）
結果：當H?SO?/TBA摩爾比為1.0，停留時間為0.98分鐘 (流速2.75 mL/min) 時，TBA轉化率達到約45.06%。在該條件下，TBHP產率約為42.4%，副產物DTBP產率約為1.7%。因此，選擇H?SO?/TBA摩爾比為1.0進行后續(xù)實驗。
實驗條件：H?SO?/TBA摩爾比1.0，TBA:H?O?摩爾比1:1，停留時間0.98分鐘，考察反應溫度 (60°C - 70°C)。
圖 4反應溫度對以下參數(shù)的影響（叔丁醇與*摩爾比1:1條件下）：(a) 叔丁醇轉化率(b) 叔丁基*與二叔丁基過氧化物的選擇性(c) 叔丁基*與二叔丁基過氧化物的收率
結果：隨著溫度從60°C升高到70°C，TBA轉化率和TBHP產率均顯著提高。在70°C時，TBA轉化率達到85.87%，TBHP產率為73.77%，DTBP產率為8.2%。過高溫度可能導致TBHP分解。因此，70°C被選為最佳反應溫度。
實驗條件：反應溫度70°C，H?SO?/TBA摩爾比1.0，停留時間0.98分鐘，考察H?O?/TBA摩爾比。
圖 5不同反應溫度下TBA與H2O2摩爾比對以下參數(shù)的影響：(a) TBA轉化率(b) TBHP與DTHP選擇性 (c) TBHP與DTHP收率
結果：當H?O?/TBA摩爾比為0.8時，TBHP的產率和選擇性達到較優(yōu)平衡。原文結論中最佳H?O?/TBA摩爾比為0.8。在70°C，H?SO?/TBA為1:1，H?O?/TBA為0.8:1（即TBA:H?O?=1:0.8）的條件下，停留0.98分鐘，TBHP產率為73.77%。
總結AFR最佳工藝條件：反應溫度70°C，H?SO?/TBA摩爾比1:1，H?O?/TBA摩爾比0.8:1，AFR反應器內停留時間0.98分鐘。
在確定的最佳原料配比 (H?SO?/TBA=1:1, H?O?/TBA=0.8:1) 和反應溫度 (70°C) 條件下，對四種反應器的性能進行了比較：
結果表明，AFR及AFR外接延長管路系統(tǒng)在TBA轉化率和TBHP產率方面均顯著優(yōu)于傳統(tǒng)的管式反應器和間歇釜式反應器，尤其AFR能在極短的停留時間內實現(xiàn)高效轉化。
為深入理解反應過程并驗證方法的可靠性，研究團隊對TBA的轉化進行了動力學研究。
圖 6 (a) TBA濃度對數(shù)（ln CTBA）隨停留時間及反應時間的變化關系 (b) TBA濃度倒數(shù)（1/CTBA）
片中
隨停留時間及反應時間的變化關系:
反應級數(shù)：在60-70°C范圍內，通過對不同停留時間下的TBA濃度數(shù)據(jù)進行擬合分析，結果表明TBA的轉化過程符合二級反應動力學模型 (R2 = 0.9499)。
活化能 (Ea)： 根據(jù)Arrhenius方程計算得到：
a)在康寧AFR反應器中，反應的活化能為 45.26 kJ/mol。
b)在AFR外接延長管路系統(tǒng)中，表觀活化能為 86.98 kJ/mol。
AFR反應器表現(xiàn)出更低的活化能，表明其為反應物提供了更有利的反應環(huán)境，降低了反應的能壘。
研究還評估了康寧AFR反應器的傳熱性能，結果顯示AFR具有優(yōu)異的傳熱能力，其總傳熱系數(shù)得到了實驗驗證，并證明了其工藝具有良好的放大潛力。這對于控制強放熱反應（如過氧化反應）的溫度、避免熱點、提高反應安全性至關重要。
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