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微反應(yīng)器的優(yōu)點
(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)器體積的增大來實現(xiàn)產(chǎn)能的擴大,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,既減少了操作費用,又節(jié)省了空間,完好實現(xiàn)研發(fā)到生產(chǎn)的無縫對接。同時,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,做到按時按地按需生產(chǎn)。
(2)可以實現(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),也因為單位時間產(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)擺脫高危險的桎梏,實現(xiàn)本質(zhì)安全。
微反應(yīng)器技術(shù)的硬件設(shè)備配備
硬件部分包括微反應(yīng)器設(shè)備和配套設(shè)備。微反應(yīng)器設(shè)備從材質(zhì)的角度可分為金屬材質(zhì)和非金屬材質(zhì)、碳化硅材質(zhì),從通道設(shè)計的角度可分為簡單通道和復(fù)雜通道。怎么樣去評價一款微反應(yīng)器?
① 傳質(zhì)性能。傳質(zhì)性能受到通道結(jié)構(gòu)的設(shè)計、流速范圍、停留時間分布、壓力降等因素影響。
② 傳熱性能。微反應(yīng)器是一種換熱能力很強的技術(shù)裝備,其換熱能力受流速、溫差、材質(zhì)、換熱介質(zhì)等因素影響。
③ 放大的設(shè)計,實驗室研發(fā)型微反應(yīng)器到工業(yè)化微反應(yīng)器應(yīng)當(dāng)保持比較好的傳質(zhì)、傳熱、停留時間一致性。
④ 材質(zhì)和加工,設(shè)備的耐腐蝕性、密封性、耐壓性、死體積應(yīng)當(dāng)與具體的工況相匹配。
配套設(shè)備對于要實現(xiàn)工業(yè)化用途來講同樣重要。微反應(yīng)器配套包括進料泵、傳感器、閥門、在線監(jiān)測裝置、控制系統(tǒng)及管件閥門等。其中,動部件的壽命、耐腐蝕性、管道的設(shè)計等都需要認真考量。
反應(yīng)器工藝開發(fā)
一,硝化反應(yīng)。硝化反應(yīng)一般有三大類:
① 烷i基的硝化,比如硝基丙烷;
② 活潑基團的硝化,比如羥基、氨基、肼的硝化;
③ 芳香環(huán)的硝化,這是精細化工里面遇到多的、有代表性意義的硝化。芳環(huán)上的硝化反應(yīng),通常要考慮硝化底物的活性,也要考慮硫酸濃度、混酸比例、催化劑、反應(yīng)溫度等。
第二,過氧化反應(yīng)。有機過氧化物是聚合物領(lǐng)域非常重要的引發(fā)劑。