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“微反應(yīng)器”從本質(zhì)上講是一種連續(xù)流動(dòng)的管道式反應(yīng)器;反應(yīng)器中的微通道利用精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(duì)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(jí)范圍實(shí)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(shí)間分布(幾乎無(wú)返混,基本接近了平推流)。
微通道反應(yīng)器標(biāo)準(zhǔn)配置功能及特點(diǎn)
微通道反應(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)的化學(xué)反應(yīng)裝置,通常含有小的通道尺寸和通道多樣性,流體在這些通道中流動(dòng),并要求在這些通道中發(fā)生所要求的反應(yīng)。
微通道反應(yīng)器精度高、壓力穩(wěn)定,有助于實(shí)現(xiàn)微流體在流體力學(xué)規(guī)律的變化、傳遞過(guò)程的強(qiáng)化、固有的安全性以及良好的可控性等。目前,微反應(yīng)器已經(jīng)被廣泛應(yīng)用于化學(xué)、化工、生物、材料等諸多領(lǐng)域的研究和生產(chǎn)過(guò)程中,體現(xiàn)出了良好的發(fā)展前景。微通道反應(yīng)器采用了驅(qū)動(dòng)凸輪曲線補(bǔ)償、流量脈沖電子抑制、液體體積壓縮補(bǔ)償、多點(diǎn)流量曲線校正、四元梯度設(shè)計(jì)等技術(shù)。
微通道反應(yīng)器是如何控制反應(yīng)溫度和時(shí)間的
1 對(duì)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(shí)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(huì)出現(xiàn)局部過(guò)熱現(xiàn)象。而局部過(guò)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(shí)導(dǎo)出,會(huì)導(dǎo)致沖料事故甚至發(fā)生boom。
2 對(duì)反應(yīng)時(shí)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(lái)防止反應(yīng)過(guò)于劇烈。這就使一部分物料的停留時(shí)間過(guò)長(zhǎng)。而在很多反應(yīng)中,反應(yīng)物、產(chǎn)物、或中間過(guò)渡態(tài)產(chǎn)物在反應(yīng)條件下停留時(shí)間一長(zhǎng)就會(huì)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(dòng)反應(yīng),可以控制物料在反應(yīng)條件下的停留時(shí)間。一旦達(dá)到反應(yīng)時(shí)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(shí)間長(zhǎng)而導(dǎo)致的副產(chǎn)物。
連續(xù)流化學(xué)提高了化學(xué)反應(yīng)的效率
連續(xù)流化學(xué)的生產(chǎn)手段正在制藥研發(fā)中受到重視,考慮到其以下優(yōu)勢(shì):更好的工藝過(guò)程,安全性更優(yōu)的質(zhì)量空間,節(jié)省更高的產(chǎn)能,以其簡(jiǎn)單的形式,連續(xù)流動(dòng)化學(xué)始于兩種以上的物料,比如起始反應(yīng)物,這些物料流以設(shè)定流速用泵打入反應(yīng)艙室、反應(yīng)管,流進(jìn)反應(yīng)艙室的不同反應(yīng)物料在此進(jìn)行混合和反應(yīng)。
根據(jù)反應(yīng)動(dòng)力學(xué)和物料流速,需要保證反應(yīng)物料在微型反應(yīng)器中達(dá)到某一特定的停留時(shí)間,從而獲得預(yù)期的反應(yīng)轉(zhuǎn)換率,相繼,從微型反應(yīng)器出口流出的物料用燒瓶或其它適當(dāng)?shù)娜萜魇占饋?lái)。