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微化工技術(shù)和微反應(yīng)器
微反應(yīng)器內(nèi)部流體的流動或分散尺度在1μm到1 mm之間,稱為微流體。微流體相對于常規(guī)尺度的流體在傳遞特性、安全性以及可控性等方面都有很大優(yōu)勢。
微反應(yīng)器的類型
1、微反應(yīng)器有很多種類型:按照反應(yīng)相態(tài)不同,分為氣固相微反應(yīng)器、氣液相微反應(yīng)器、 液液相微反應(yīng)器和氣液固相微反應(yīng)器;
2、按照操作方式不同,分為連續(xù)微反應(yīng)器、半連續(xù)微反應(yīng)器和間歇微反應(yīng)器;
3、按照分析應(yīng)用不同,分為化學(xué)和生物中應(yīng)用的微反應(yīng)器以及化學(xué)工程和化學(xué)中應(yīng)用的微反應(yīng)器;
4、按照用途不同,分為生產(chǎn)用微反應(yīng)器和實(shí)驗用微反應(yīng)器。
與傳統(tǒng)化工技術(shù)相比,微化工技術(shù)有哪些優(yōu)點(diǎn)?
微通道反應(yīng)器是微化工技術(shù)的核心,微反應(yīng)器一般指帶有微結(jié)構(gòu)的反應(yīng)設(shè)備,其內(nèi)部流體通道和分散尺度在微米量級如10-3000微米,由于反應(yīng)器特征尺度的微型化,通道內(nèi)的流體以微米級薄層進(jìn)行撞擊流化學(xué)反應(yīng),可實(shí)現(xiàn)快速混合、傳質(zhì)、傳熱,反應(yīng)非常完全,其效率可比常規(guī)尺度設(shè)備提高2~3個數(shù)量級。
讓化學(xué)反應(yīng)時間從幾小時~幾十小時縮短到幾十秒~幾分鐘,數(shù)千倍地提升反應(yīng)速度,成功解決了傳統(tǒng)裝備反應(yīng)不完全、污染等技術(shù)難題,促進(jìn)過程強(qiáng)化和化工裝備小型化、提高能源、資源利用效率、節(jié)能降耗,是實(shí)現(xiàn)清潔安全生產(chǎn)的重大新技術(shù),可將生產(chǎn)過程中低效、間歇的合成工藝,改變?yōu)榭煽剡B續(xù)工藝,其“數(shù)量放大”與常規(guī)工藝不同,在實(shí)驗室完成達(dá)標(biāo)后只需要平行復(fù)i制,不需要小試、中試、工業(yè)放大的逐級過程,縮短了工業(yè)放大的時間。
怎么樣去評價一款微反應(yīng)器?主要從以下四個方面:
1)傳質(zhì)性能。傳質(zhì)性能受到通道結(jié)構(gòu)的設(shè)計、流速范圍、停留時間分布、壓力降等等因素影響。
2)傳熱性能。微反應(yīng)器是一種換熱能力很強(qiáng)的技術(shù)裝備,其換熱能力受流速、溫差、材質(zhì)、換熱介質(zhì)等因素影響。
3)放大的設(shè)計,實(shí)驗室研發(fā)型微反應(yīng)器到工業(yè)化微反應(yīng)器應(yīng)當(dāng)保持比較好的傳質(zhì)、傳熱、停留時間一致性。
4)材質(zhì)和加工,設(shè)備的耐腐蝕性、密封性、耐壓性、死體積應(yīng)當(dāng)與具體的工況相匹配。