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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
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(shí)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(shí)現(xiàn)研發(fā)到生產(chǎn)的無縫對接。同時(shí),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(shí)按地按需生產(chǎn)。
(2)可以實(shí)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(xiǎn)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?yàn)閱挝粫r(shí)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(xiǎn)的桎梏,實(shí)現(xiàn)本質(zhì)安全。
“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,由于其特別的特點(diǎn)和優(yōu)勢得以迅速發(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,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。
微通道反應(yīng)器不同于其他反應(yīng)器的一些明顯優(yōu)勢
反應(yīng)器,用于實(shí)現(xiàn)液相單相反應(yīng)過程和液液、氣液、液固、氣液固等多相反應(yīng)過程。器內(nèi)常設(shè)有攪拌(機(jī)械攪拌、氣流攪拌等)裝置。在高徑比較大時(shí),可用多層攪拌槳葉。在反應(yīng)過程中物料需加熱或冷卻時(shí),可在反應(yīng)器壁處設(shè)置夾套,或在器內(nèi)設(shè)置換熱面,也可通過外循環(huán)進(jìn)行換熱。
而微通道反應(yīng)器(微反應(yīng)器),利用精i密加工技術(shù)制造的特征尺寸在10到300微米(或者1000微米)之間的微型反應(yīng)器,微反應(yīng)器的“微”表示工藝流體的通道在微米級別,而不是指微反應(yīng)設(shè)備的外形尺寸小或產(chǎn)品的產(chǎn)量小。微反應(yīng)器是一個(gè)比較廣泛的概念,并有很多形式,既包括傳統(tǒng)的微量反應(yīng)器,也包括聚合反應(yīng)器、反相膠束條紋反應(yīng)器、微聚合反應(yīng)器和固體模板微反應(yīng)器等。這些微反應(yīng)器的對化學(xué)反應(yīng)的共同特點(diǎn)是將其控制在很微小的空間內(nèi),反應(yīng)通道的平均尺寸一般為微米甚至納米。微反應(yīng)器中可以包含有成百萬上千萬的微型通道,因此也實(shí)現(xiàn)很高的產(chǎn)量。