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目前微反應(yīng)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(yīng)用,商業(yè)化生產(chǎn)中的應(yīng)用正日益增多。其主要應(yīng)用領(lǐng)域包括有機(jī)合成過程,微米和納米材料的制備和日用化學(xué)品的生產(chǎn)。在化工生產(chǎn)中,新的Miprowa技術(shù)已經(jīng)可以實(shí)現(xiàn)每小時(shí)上萬(wàn)升的流量。
微反應(yīng)器的微結(jié)構(gòu)大的缺點(diǎn)是固體物料無法通過微通道,如果反應(yīng)中有大量固體產(chǎn)生,微通道極易堵塞,導(dǎo)致生產(chǎn)無法連續(xù)進(jìn)行。
目前這一問題主要是通過改進(jìn)反應(yīng)器的設(shè)計(jì)來解決。例如拜耳-埃爾費(fèi)爾德微技術(shù)公司開發(fā)的閥式混合器(反應(yīng)器)可以用于快速沉淀反應(yīng),基于這一技術(shù),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。
怎么判斷微反應(yīng)器的適用性呢?
一,反應(yīng)本身是不是受傳質(zhì)控制。一般來講,液-液非均相反應(yīng)、氣-液非均相反應(yīng)、氣-液-固三相催化反應(yīng)、需要?jiǎng)×覕嚢杌蛘叽嬖诜糯笮?yīng)的體系受傳質(zhì)控制,這些體系往往比較適合用微反應(yīng)器;
第二,反應(yīng)體系是否受傳熱的限制。如果反應(yīng)體系的溫度很低、反應(yīng)過程需要滴加、放熱劇烈反應(yīng)、稀釋反應(yīng)體系,由于傳統(tǒng)反應(yīng)釜傳熱面積的限制往往存在傳熱限制,這類反應(yīng)在微反應(yīng)器上實(shí)現(xiàn)的可能性會(huì)比較大。
微通道反應(yīng)器是一種連續(xù)流動(dòng)的管道式反應(yīng)器,包括化工單元所需要的混合器、換熱器、反應(yīng)器、控制器等。由于管道尺寸遠(yuǎn)遠(yuǎn)小于常規(guī)管式反應(yīng)器,是利用精密加工技術(shù)制造的特征尺寸在數(shù)百μm以下的微型設(shè)備,與傳統(tǒng)反應(yīng)器相比,具有傳質(zhì)傳熱效率較高、瞬間混合、返混幾率小,能更好地控制反應(yīng)溫度和停留時(shí)間等優(yōu)點(diǎn),能夠解決工藝放大問題,具有良好的反應(yīng)安全性能。
微通道反應(yīng)器是如何控制反應(yīng)溫度和時(shí)間的
微通道反應(yīng)器,利用精密加工技術(shù)制造的特征尺寸在10到300微米(或者1000微米)之間的微型反應(yīng)器,微通道反應(yīng)器的“微”表示工藝流體的通道在微米級(jí)別,而不是指微反應(yīng)設(shè)備的外形尺寸小或產(chǎn)品的產(chǎn)量小。微通道反應(yīng)器中可以包含有成百萬(wàn)上千萬(wàn)的微型通道,因此也實(shí)現(xiàn)很高的產(chǎn)量。它可以控制反應(yīng)溫度和時(shí)間。