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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(yīng)技術(shù)依靠其獨特的優(yōu)勢成為國內(nèi)外精細(xì)化工行業(yè)的研究熱點。典型微通道反應(yīng)技術(shù)的特征是在幾十到幾百微米的通道內(nèi)進(jìn)行化學(xué)反應(yīng)。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(zhì)量傳遞、化學(xué)反應(yīng)過程)規(guī)律提供了指導(dǎo)。然而,為了實現(xiàn)微通道反應(yīng)技術(shù)的工業(yè)化應(yīng)用,其通道尺寸早已達(dá)到了毫米級,得益于先進(jìn)的通道內(nèi)結(jié)構(gòu)設(shè)計,在實現(xiàn)高通量的同時仍能實現(xiàn)良好的傳質(zhì)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(yīng)技術(shù)不僅將產(chǎn)能和設(shè)備體積脫鉤,而且將產(chǎn)能與生產(chǎn)效率有效結(jié)合,為精細(xì)化工本質(zhì)安全水平及其經(jīng)濟(jì)性的提高開辟了新道路。
微反應(yīng)器適合的反應(yīng)類型
1、反應(yīng)物配比要求很嚴(yán)的快速反應(yīng)
某些反應(yīng)對反應(yīng)物配比要求很嚴(yán)格,其中某一反應(yīng)物過量就會引起副反應(yīng),如要求單取代的反應(yīng),會有二取代和三取代產(chǎn)物生成。微反應(yīng)器系統(tǒng)可以瞬時達(dá)到均勻混合,這就避免了局部過量的問題,使副產(chǎn)物減少到較低。
2、危險化學(xué)反應(yīng)以及高溫高壓反應(yīng)
某些易失控的化學(xué)反應(yīng),一旦失控,就會造成反應(yīng)溫度急劇升高,壓力急劇增加,引起沖料,甚至引發(fā)boom。微反應(yīng)器由于反應(yīng)熱可以快速導(dǎo)出,而且又是 連續(xù)流動反應(yīng),在線的化學(xué)品量很少,因此保證了反應(yīng)的安全性。
微反應(yīng)器的優(yōu)點
(1)可以實現(xiàn)按需生產(chǎn)
微反應(yīng)系統(tǒng)是模塊化的分布系統(tǒng),可根據(jù)市場情況增減通道數(shù)和更換模塊來調(diào)節(jié)生產(chǎn),具有很高的操作彈性的同時也可在產(chǎn)品使用地分散加工并就地供應(yīng),從而克服運輸和儲存大批有害物質(zhì)的安全難題,另外廢棄物的處理系統(tǒng)也可以模塊化、微型化,并同生產(chǎn)模塊集成在一起同,真正實現(xiàn)化工廠的小型化和 便攜化,并能按時按地按需進(jìn)行生產(chǎn)。
(2)促進(jìn)化工綠色智能發(fā)展
利用微加工技術(shù)可將微混合、微反應(yīng)、微換熱、微 分離、微分析等單元操作和與之相匹配的微傳感器、微 閥門等器件集成到一塊控制芯片上,實現(xiàn)單一反應(yīng)芯片的多功能化操作,從而達(dá)到對微反應(yīng)系統(tǒng)的實時監(jiān)測和智能控制,提高反應(yīng)速度,同時節(jié)省反應(yīng)成本。例如可以將混合和停留時間功能與換熱在同一區(qū)域進(jìn)行集成從而產(chǎn)生額外的反應(yīng)性能。
與傳統(tǒng)化工技術(shù)相比,微化工技術(shù)有哪些優(yōu)點?
微化工技術(shù)與傳統(tǒng)化工技術(shù)相比,在實現(xiàn)連續(xù)化生產(chǎn)、安全性能、環(huán)保治理、轉(zhuǎn)化率和收率上,都有著大的優(yōu)越性,微化工設(shè)備具有高傳遞速率、可平行放大、安全性高、易于控制等優(yōu)點,可實現(xiàn)化工過程的連續(xù)和高度集成的生產(chǎn)要求。
該技術(shù)能夠?qū)ζ溥M(jìn)行控制,提高用量配置的準(zhǔn)確性,具有較強(qiáng)可靠性與安全性?;瘜W(xué)反應(yīng)性質(zhì)比較特殊,容易在反應(yīng)中發(fā)生boom,在自由基發(fā)生boom之后,可以有效控制其后果,而部分化學(xué)反應(yīng)的安全性比較低,可以保證其順利進(jìn)行,有利于分布生產(chǎn),化學(xué)原料成本與相關(guān)設(shè)備都比較缺乏,并且對其有著比較高的要求,要在較短時間中將其聚齊有著較大難度,而微化工技術(shù)的應(yīng)用可以有效處理該問題,實現(xiàn)人與自然友好相處的目的,通過應(yīng)用化工技術(shù),降低化學(xué)成本,減少生產(chǎn)的廢物數(shù)量。