【廣告】
目前微反應器在化工工藝過程的研究與開發(fā)中已經(jīng)得到廣泛的應用,商業(yè)化生產(chǎn)中的應用正日益增多。其主要應用領域包括有機合成過程,微米和納米材料的制備和日用化學品的生產(chǎn)。在化工生產(chǎn)中,新的Miprowa技術已經(jīng)可以實現(xiàn)每小時上萬升的流量。
微反應器的微結構大的缺點是固體物料無法通過微通道,如果反應中有大量固體產(chǎn)生,微通道極易堵塞,導致生產(chǎn)無法連續(xù)進行。
目前這一問題主要是通過改進反應器的設計來解決。例如拜耳-埃爾費爾德微技術公司開發(fā)的閥式混合器(反應器)可以用于快速沉淀反應,基于這一技術,拜耳公司成功開發(fā)了商業(yè)化生產(chǎn)工藝,用于生產(chǎn)高的性能的微米材料和納米材料。
安全與綠色發(fā)展已成為世界化工行業(yè)發(fā)展的新趨勢,在這種趨勢下,微通道反應技術依靠其獨特的優(yōu)勢成為國內(nèi)外精細化工行業(yè)的研究熱點。典型微通道反應技術的特征是在幾十到幾百微米的通道內(nèi)進行化學反應。特征尺度的微型化為其從微尺度上理解“三傳一反”的(動量傳遞、熱量傳遞、質量傳遞、化學反應過程)規(guī)律提供了指導。然而,為了實現(xiàn)微通道反應技術的工業(yè)化應用,其通道尺寸早已達到了毫米級,得益于先進的通道內(nèi)結構設計,在實現(xiàn)高通量的同時仍能實現(xiàn)良好的傳質與傳熱性能。同時具有微量和連續(xù)流動優(yōu)點的微通道反應技術不僅將產(chǎn)能和設備體積脫鉤,而且將產(chǎn)能與生產(chǎn)效率有效結合,為精細化工本質安全水平及其經(jīng)濟性的提高開辟了新道路。
微反應器適合的反應類型
據(jù)統(tǒng)計,大約有30%的精細化工反應可以在微反應器中進行,并且在收率、選擇性或安全性等方面得到較大提高。微反應器的優(yōu)勢集中體現(xiàn)在以下類型的反應。
1、劇烈放熱的反應
對劇烈放熱的反應,常規(guī)反應器一般采用逐漸滴加或分批加入的方式,即便如此,也依然會存在過熱 而產(chǎn)生一定量的副產(chǎn)物。微反應器由于良好的傳熱特 性,反應溫度可實現(xiàn)精準控制,消除局部過熱,顯著提高產(chǎn)品的收率和選擇性。
2、反應物或產(chǎn)物不穩(wěn)定的反應
某些反應物或產(chǎn)物很不穩(wěn)定,停留時間一長就會分解而降低產(chǎn)品收率。微反應器系統(tǒng)是連續(xù)流動體系,反應的停留時間可以精準控制,因此可避免常規(guī)反應器中出現(xiàn)的由于反應物或產(chǎn)物不穩(wěn)定而分解的情況。
怎么樣去評價一款微反應器?主要從以下四個方面:
1)傳質性能。傳質性能受到通道結構的設計、流速范圍、停留時間分布、壓力降等等因素影響。
2)傳熱性能。微反應器是一種換熱能力很強的技術裝備,其換熱能力受流速、溫差、材質、換熱介質等因素影響。
3)放大的設計,實驗室研發(fā)型微反應器到工業(yè)化微反應器應當保持比較好的傳質、傳熱、停留時間一致性。
4)材質和加工,設備的耐腐蝕性、密封性、耐壓性、死體積應當與具體的工況相匹配。