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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,微通道反應技術依靠其特別的優(yōu)勢成為國內外精細化工行業(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結構設計,在實現高通量的同時仍能實現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能和設備體積脫鉤,而且將產能與生產效率有效結合,為精細化工本質安全水平及其經濟性的提高開辟了新道路。
微反應器適合的反應類型
1、反應物配比要求很嚴的快速反應
某些反應對反應物配比要求很嚴格,其中某一反應物過量就會引起副反應,如要求單取代的反應,會有二取代和三取代產物生成。微反應器系統(tǒng)可以瞬時達到均勻混合,這就避免了局部過量的問題,使副產物減少到較低。
2、危險化學反應以及高溫高壓反應
某些易失控的化學反應,一旦失控,就會造成反應溫度急劇升高,壓力急劇增加,引起沖料,甚至引發(fā)boom。微反應器由于反應熱可以快速導出,而且又是 連續(xù)流動反應,在線的化學品量很少,因此保證了反應的安全性。
連續(xù)流化學提高了化學反應的效率
連續(xù)流化學的生產手段正在制藥研發(fā)中受到重視,考慮到其以下優(yōu)勢:更好的工藝過程,安全性更優(yōu)的質量空間,節(jié)省更高的產能,以其簡單的形式,連續(xù)流動化學始于兩種以上的物料,比如起始反應物,這些物料流以設定流速用泵打入反應艙室、反應管,流進反應艙室的不同反應物料在此進行混合和反應。
根據反應動力學和物料流速,需要保證反應物料在微型反應器中達到某一特定的停留時間,從而獲得預期的反應轉換率,相繼,從微型反應器出口流出的物料用燒瓶或其它適當的容器收集起來。
微通道反應器行業(yè)有廣闊的應用前景
微通道反應器可以將各種催化劑固定在芯片微通道中得到高比表面積的微催化床,提高催化效率,在反應器中進行合成反應時,反應物配比、溫度、壓力、反應時間和流速等反應條件容易控制,反應物在流動過程中發(fā)生反應,濃度不斷降低,生成物濃度不斷提高,副反應較少。
微通道反應器采用連續(xù)流動的方式進行反應,對于反應速度很快的化學反應,可以通過調節(jié)反應物流速和微通道的長度,控制它們在反應器中的反應時間。