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微反應(yīng)器的優(yōu)點
(1)準確控制反應(yīng)溫度
對于強放熱反應(yīng),傳統(tǒng)釜式反應(yīng)器由于受體積影響,混合及換熱效率不高,容易出現(xiàn)局部過熱現(xiàn)象,產(chǎn)品收率和選擇性都會下降副產(chǎn)物較多。而在微通道反應(yīng)器內(nèi),比表面積可以達到10 000-50 000,液相傳熱系數(shù)可以達到10 000 W/(m2 K ,出色的傳熱特性使得反應(yīng)溫度能準確控制在一定范圍內(nèi),這對于精細化工中涉及中間產(chǎn)物和熱不穩(wěn)定產(chǎn)物的部分反應(yīng)具有重大意義。
(2)準確控制反應(yīng)時間
在傳統(tǒng)的間歇釜式反應(yīng)器中,為防止反應(yīng)過于劇烈,往往采用逐漸滴加或分批加入反應(yīng)物的方式,來促進反應(yīng)平衡向產(chǎn)物移動,但這也造成了部分反應(yīng)物停留時間過長,產(chǎn)生較多的副產(chǎn)物。而反應(yīng)物在微通道反應(yīng)器中是連續(xù)流動的物料在反應(yīng)條件下的停留時間可以準確控制,一旦達到良好反應(yīng)時間就立即傳遞到下一步或終止反應(yīng),可以有效消除因反應(yīng)時間過長而產(chǎn)生的副產(chǎn)物。
微反應(yīng)器的應(yīng)用研究發(fā)展4個階段
1階段,上世紀在90年代,大家開始設(shè)計和制造微反應(yīng)器的一些器件,并用它去嘗試一些常規(guī)的化學(xué)反應(yīng);
第2階段,微反應(yīng)器已經(jīng)相對成熟,商業(yè)化反應(yīng)器,開始投放市場,反應(yīng)和工藝的研究比較火熱;
第3階段,開始做反應(yīng)器系統(tǒng)化的集成,包括前端、后端、在線的處理等;
第4階段,人工智能化。當(dāng)然,走到第四階段離不開一階段的工作,離不開第二階段的研究,更離不開第三階段的經(jīng)驗和教訓(xùn)。
與傳統(tǒng)化工技術(shù)相比,微化工技術(shù)有哪些優(yōu)點?
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行撞擊流化學(xué)反應(yīng),可實現(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,促進過程強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,在實驗室完成達標后只需要平行復(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。