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微反應(yīng)器的優(yōu)點(diǎn)
(1)無縫對接研發(fā)和生產(chǎn)
傳統(tǒng)化工生產(chǎn)是通過反應(yīng)器體積的增大來實現(xiàn)產(chǎn)能的擴(kuò)大,但隨之帶來的是明顯的放大效應(yīng),流動、 傳質(zhì)和傳熱的“三傳”問題很突出;而微化工技術(shù)是通過并行增加微反應(yīng)器的數(shù)量進(jìn)行放大。即所謂數(shù)增放大,所以小試良好反應(yīng)條件無須放大即可直接作為生產(chǎn)條件,既減少了操作費(fèi)用,又節(jié)省了空間,完好實現(xiàn)研發(fā)到生產(chǎn)的無縫對接。同時,微化工技術(shù)還可以靈活根據(jù)市場變化情況,靈活增加或減少微反應(yīng)器的數(shù)量,做到按時按地按需生產(chǎn)。
(2)可以實現(xiàn)生產(chǎn)的本質(zhì)安全
微反應(yīng)器控溫能力好,制冷能力往往也很高,能量的減少可以降低boom的潛在危險性,有效保證系統(tǒng)的安全而且,微反應(yīng)器中反應(yīng)物的量屬于微量級別,即使產(chǎn)物為有毒有害物質(zhì),也因為單位時間產(chǎn)生的產(chǎn)物量很少,在相當(dāng)程度上降低了安全事故的危害性。因此微反應(yīng)系統(tǒng)有望使化工生產(chǎn)擺脫高危險的桎梏,實現(xiàn)本質(zhì)安全。
“微反應(yīng)器”從本質(zhì)上講是一種連續(xù)流動的管道式反應(yīng)器;反應(yīng)器中的微通道利用精i密加工工藝制造而成。由于微反應(yīng)器內(nèi)工藝流體的通道尺寸非常小,相對于常規(guī)管式反應(yīng)器而言,其比表面積體積比非常大(可達(dá)10000~50000㎡/m3)。因此微反應(yīng)器具有極高的混合效率(毫秒級范圍實現(xiàn)徑向完全混合)、極強(qiáng)的換熱能力(傳熱系數(shù)可達(dá)25000W/(㎡·K))和極窄的停留時間分布(幾乎無返混,基本接近了平推流)。
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,維持反應(yīng)溫度穩(wěn)定。而在常規(guī)反應(yīng)器中的強(qiáng)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(dá)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。
1、傳質(zhì)、傳熱效率較高,傳質(zhì)速度快,轉(zhuǎn)化率和收率較高;
2、比表面積大。具有很大的熱交換效率;
3、在降低能耗的同時提高產(chǎn)物選擇性,保持環(huán)境清潔,減少化工生產(chǎn)過程對環(huán)境的影響;
4.快速有效的混合,準(zhǔn)確控制停留時間與反應(yīng)溫度是得到更高的轉(zhuǎn)化率和選擇性,避免副反應(yīng)發(fā)生;
5、微反應(yīng)器采用連續(xù)流動反應(yīng),在反應(yīng)器中停留的化學(xué)品很少。易于控制反應(yīng)過程,大大提高了反應(yīng)過程的安全性;
6、溫度可控,時間可控:
7、可以實現(xiàn)實驗室到工業(yè)過程的直接放大;