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微通道反應(yīng)器是如何控制反應(yīng)溫度和時間的
1 對反應(yīng)溫度的控制:微反應(yīng)設(shè)備極大的比表面積決定了微通道反應(yīng)器有極大的換熱效率,即使是反應(yīng)瞬間釋放出大量熱量,微通道反應(yīng)器也可及時將其導(dǎo)出,靜態(tài)混合器,維持反應(yīng)溫度穩(wěn)定。而在常規(guī)反應(yīng)器中的強放熱反應(yīng),由于換熱效率不夠高,常常會出現(xiàn)局部過熱現(xiàn)象。而局部過熱往往導(dǎo)致副產(chǎn)物生成,這就導(dǎo)致收率和選擇性下降。而且,在生產(chǎn)中劇烈反應(yīng)產(chǎn)生的大量熱量如果不能及時導(dǎo)出,會導(dǎo)致沖料事故甚至發(fā)生boom。
2 對反應(yīng)時間的控制:常規(guī)的批次反應(yīng),往往采用將反應(yīng)物逐漸滴加的方式來防止反應(yīng)過于劇烈。這就使一部分物料的停留時間過長。而在很多反應(yīng)中,反應(yīng)物、產(chǎn)物、或中間過渡態(tài)產(chǎn)物在反應(yīng)條件下停留時間一長就會導(dǎo)致副產(chǎn)物的產(chǎn)生,使反應(yīng)收率降低。而微通道反應(yīng)器采取的是微管道中的連續(xù)流動反應(yīng),可以控制物料在反應(yīng)條件下的停留時間。一旦達到反應(yīng)時間就立即將物料傳遞到下一步反應(yīng),或終止反應(yīng),這樣就有效避免了因反應(yīng)時間長而導(dǎo)致的副產(chǎn)物。
連續(xù)流化學(xué)提高了化學(xué)反應(yīng)的效率
連續(xù)流化學(xué)的生產(chǎn)手段正在制藥研發(fā)中受到重視,考慮到其以下優(yōu)勢:更好的工藝過程,安全性更優(yōu)的質(zhì)量空間,節(jié)省更高的產(chǎn)能,以其簡單的形式,連續(xù)流動化學(xué)始于兩種以上的物料,比如起始反應(yīng)物,這些物料流以設(shè)定流速用泵打入反應(yīng)艙室、反應(yīng)管,流進反應(yīng)艙室的不同反應(yīng)物料在此進行混合和反應(yīng)。
根據(jù)反應(yīng)動力學(xué)和物料流速,需要保證反應(yīng)物料在微型反應(yīng)器中達到某一特定的停留時間,從而獲得預(yù)期的反應(yīng)轉(zhuǎn)換率,相繼,從微型反應(yīng)器出口流出的物料用燒瓶或其它適當(dāng)?shù)娜萜魇占饋怼?/p>
目前微反應(yīng)器在化工工藝過程的研究與開發(fā)中已經(jīng)得到廣泛的應(yīng)用,商業(yè)化生產(chǎn)中的應(yīng)用正日益增多。其主要應(yīng)用領(lǐng)域包括有機合成過程,微米和納米材料的制備和日用化學(xué)品的生產(chǎn)。在化工生產(chǎn)中,新的Miprowa技術(shù)已經(jīng)可以實現(xiàn)每小時上萬升的流量。
微反應(yīng)器的微結(jié)構(gòu)大的缺點是固體物料無法通過微通道,如果反應(yīng)中有大量固體產(chǎn)生,微通道極易堵塞,導(dǎo)致生產(chǎn)無法連續(xù)進行。
目前這一問題主要是通過改進反應(yīng)器的設(shè)計來解決。例如拜耳-埃爾費爾德微技術(shù)公司開發(fā)的閥式混合器(反應(yīng)器)可以用于快速沉淀反應(yīng),基于這一技術(shù),拜耳公司成功開發(fā)了商業(yè)化生產(chǎn)工藝,用于生產(chǎn)高的性能的微米材料和納米材料。
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