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微反應(yīng)器是一種借助于特殊微加工技術(shù)以固體基質(zhì)制造的可用于進(jìn)行化學(xué)反應(yīng)的三維結(jié)構(gòu)元件。微反應(yīng)器通常含有小的通道尺寸(當(dāng)量直徑小于500 μm)和通道多樣性,流體在這些通道中流動,并要求在這些通道中發(fā)生所要求的反應(yīng)。這樣就導(dǎo)致了在微構(gòu)造的化學(xué)設(shè)備中具有非常大的表面積/體積比率。
中文名 微反應(yīng)器
外文名 Micro-reactor
又 稱 微通道反應(yīng)器
分 類 微混合器,微換熱器和微反應(yīng)器
染料工業(yè)的生產(chǎn)過程主要采用單批釜式反應(yīng)器生產(chǎn),常需控制反應(yīng)溫度來減少重氮組份的分解,存在停留時間較長、混合欠充分、選擇性欠佳、產(chǎn)品純度不高、批次間差別大等不足。因此,微通道反應(yīng)器, 能夠改進(jìn)混合方式、簡化工藝、連續(xù)化生產(chǎn), 是染料工業(yè)實現(xiàn)工藝綠色化的一個發(fā)展方向 。
微通道反應(yīng)器應(yīng)用于染料生產(chǎn),具有以下優(yōu)勢:
1、連續(xù)化反應(yīng)代替了間歇式反應(yīng),減小批差;
2、瞬間混合,有效的防止了活潑化合物的分解;
3、在線反應(yīng)體積小,保證了化學(xué)反應(yīng)的安全性;
4、反應(yīng)溫度和時間能夠準(zhǔn)確控制,有利于提高收率和選擇性。
聚合反應(yīng)對反應(yīng)器的傳熱和混合有很高的要求,傳統(tǒng)的釜式反應(yīng)器在這方面的缺陷成為獲得高的性能聚合產(chǎn)物的瓶頸之一。
微通道反應(yīng)器可實現(xiàn)可控的多相微尺度流動,能夠強(qiáng)化聚合反應(yīng)中的混合、傳質(zhì)和傳熱過程,嚴(yán)格控制反應(yīng)時間,實現(xiàn)反應(yīng)單元的模塊化組合。
與傳統(tǒng)攪拌反應(yīng)器相比,這些特點使得微通道反應(yīng)器在控制聚合物分子量分布,簡化反應(yīng)環(huán)境,提高反應(yīng)選擇性,調(diào)節(jié)聚合物分子結(jié)構(gòu)和宏觀形貌等方面展現(xiàn)出了一定優(yōu)勢。
微通道反應(yīng)器是如何控制反應(yīng)溫度和時間的
1 物料以比例瞬間均勻混和:在那些對反應(yīng)物料配比要求很嚴(yán)格的快速反應(yīng)中,如果混合不夠好,就會出現(xiàn)局部配比過量,導(dǎo)致產(chǎn)生副產(chǎn)物,這一現(xiàn)象在批次反應(yīng)器中很難避免,而微通道反應(yīng)器的反應(yīng)通道一般只有數(shù)十微米,物料可以按配比快速均勻混和,從而避免了副產(chǎn)物的形成。
2 結(jié)構(gòu)保證安全:與間歇式反應(yīng)釜不同,微通道反應(yīng)器采用連續(xù)流動反應(yīng),因此在反應(yīng)器中停留的化學(xué)品數(shù)量總是很少的,即使萬一失控,危害程度也非常有限。而且,由于微通道反應(yīng)器換熱效率極高,即使反應(yīng)突然釋放大量熱量,也可以被迅速導(dǎo)出,從而保證反應(yīng)溫度的穩(wěn)定,減少了發(fā)生安全事故和質(zhì)量事故的可能性。