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微反應(yīng)器的優(yōu)點(diǎn)
(1)準(zhǔn)確控制反應(yīng)溫度
對(duì)于強(qiáng)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(guò)熱現(xiàn)象,產(chǎn)品收率和選擇性都會(huì)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(dá)到10 000-50 000,液相傳熱系數(shù)可以達(dá)到10 000 W/(m2 K ,出色的傳熱特性使得反應(yīng)溫度能準(zhǔn)確控制在一定范圍內(nèi),這對(duì)于精細(xì)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(zhǔn)確控制反應(yīng)時(shí)間
在傳統(tǒng)的間歇釜式反應(yīng)器中,為防止反應(yīng)過(guò)于劇烈,往往采用逐漸滴加或分批加入反應(yīng)物的方式,來(lái)促進(jìn)反應(yīng)平衡向產(chǎn)物移動(dòng),但這也造成了部分反應(yīng)物停留時(shí)間過(guò)長(zhǎng),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(dòng)的物料在反應(yīng)條件下的停留時(shí)間可以準(zhǔn)確控制,一旦達(dá)到良好反應(yīng)時(shí)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(shí)間過(guò)長(zhǎng)而產(chǎn)生的副產(chǎn)物。
“微反應(yīng)器”也稱“微通道反應(yīng)器”,自20世紀(jì)90年代中期微反應(yīng)技術(shù)興起以來(lái),由于其特別的特點(diǎn)和優(yōu)勢(shì)得以迅速發(fā)展并成為科研院校和企業(yè)界共同的研究熱點(diǎn)。近年來(lái),不但取得了很多令人矚目的研究成果,而且在醫(yī)i藥、農(nóng)i藥、特種材料以及精細(xì)化工產(chǎn)品及中間體的合成中得到了越來(lái)越多的應(yīng)用。
21世紀(jì)由于環(huán)境惡化以及能源枯竭等一系列問(wèn)題,使化學(xué)工業(yè)面臨前面未有的機(jī)遇和挑戰(zhàn),由于微反應(yīng)器表現(xiàn)出的諸多優(yōu)點(diǎn),科學(xué)界致力于探索新的反應(yīng)途徑使化工生產(chǎn)更加經(jīng)濟(jì)和環(huán)保,所以我們有必要相信微反應(yīng)器將在化學(xué)工業(yè)中發(fā)揮出巨大的作用。
碳化硅反應(yīng)器提高了生產(chǎn)效率、生產(chǎn)規(guī)模、產(chǎn)量以及化學(xué)處理的質(zhì)量,同時(shí)降低了環(huán)境影響、性能波動(dòng)以及成本。
碳化硅反應(yīng)器具備通用性,不需要對(duì)設(shè)備或工藝做出大幅改動(dòng),然而當(dāng)前的批量工藝技術(shù)要求化學(xué)過(guò)程適應(yīng)基于一系列可變條件的現(xiàn)有設(shè)備。芯片為無(wú)壓燒結(jié)碳化硅材質(zhì),具有強(qiáng)的耐化學(xué)腐蝕性和很好的導(dǎo)熱率,可處理包括KOH等強(qiáng)腐蝕性物質(zhì),其高導(dǎo)熱率決定了其具有很好的換熱效率,改善了反應(yīng)過(guò)程的傳熱條件,加快了反應(yīng)效率。反應(yīng)器外部支架為不銹鋼材質(zhì),帶有特別制的隔熱保溫層,可有利于節(jié)能降耗以及準(zhǔn)確的控溫。
微反應(yīng)器技術(shù)的硬件設(shè)備
硬件部分包括微反應(yīng)器設(shè)備和配套設(shè)備。微反應(yīng)器設(shè)備從材質(zhì)的角度可分為金屬材質(zhì)和非金屬材質(zhì),從通道設(shè)計(jì)的角度可分為簡(jiǎn)單通道和復(fù)雜通道。
配套設(shè)備對(duì)于要實(shí)現(xiàn)工業(yè)化用途來(lái)講同樣重要。微反應(yīng)器配套包括進(jìn)料泵、傳感器、閥門、在線監(jiān)測(cè)裝置、控制系統(tǒng)及管件閥門等。其中,動(dòng)部件的壽命、耐腐蝕性、管道的設(shè)計(jì)等等都需要認(rèn)真考量。