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在國內(nèi),微反應(yīng)技術(shù)處于研究與開發(fā)階段。雖然有很多高校從事微反應(yīng)技術(shù)研究,尚沒有成熟的國產(chǎn)設(shè)備面世。
微反應(yīng)器特別的結(jié)構(gòu)給它帶來了一系列優(yōu)良的性能,故它被應(yīng)用到許多領(lǐng)域中。例如對于小規(guī)模的光化學(xué)過程,采用透明的微反應(yīng)器可有利于薄流體層靠近輻射源。德國美因茲微技術(shù)研究所開發(fā)了一種平行盤片結(jié)構(gòu)的電化學(xué)微反應(yīng)器。
聚合反應(yīng)對反應(yīng)器的傳熱和混合有很高的要求,傳統(tǒng)的釜式反應(yīng)器在這方面的缺陷成為獲得高的性能聚合產(chǎn)物的瓶頸之一。
微通道反應(yīng)器可實(shí)現(xiàn)可控的多相微尺度流動(dòng),能夠強(qiáng)化聚合反應(yīng)中的混合、傳質(zhì)和傳熱過程,嚴(yán)格控制反應(yīng)時(shí)間,實(shí)現(xiàn)反應(yīng)單元的模塊化組合。
與傳統(tǒng)攪拌反應(yīng)器相比,這些特點(diǎn)使得微通道反應(yīng)器在控制聚合物分子量分布,簡化反應(yīng)環(huán)境,提高反應(yīng)選擇性,調(diào)節(jié)聚合物分子結(jié)構(gòu)和宏觀形貌等方面展現(xiàn)出了一定優(yōu)勢。
與傳統(tǒng)化工技術(shù)相比,微化工技術(shù)有哪些優(yōu)點(diǎn)?
微通道反應(yīng)器是微化工技術(shù)的核心,微反應(yīng)器一般指帶有微結(jié)構(gòu)的反應(yīng)設(shè)備,其內(nèi)部流體通道和分散尺度在微米量級如10-3000微米,由于反應(yīng)器特征尺度的微型化,通道內(nèi)的流體以微米級薄層進(jìn)行撞擊流化學(xué)反應(yīng),可實(shí)現(xiàn)快速混合、傳質(zhì)、傳熱,反應(yīng)非常完全,其效率可比常規(guī)尺度設(shè)備提高2~3個(gè)數(shù)量級。
讓化學(xué)反應(yīng)時(shí)間從幾小時(shí)~幾十小時(shí)縮短到幾十秒~幾分鐘,數(shù)千倍地提升反應(yīng)速度,成功解決了傳統(tǒng)裝備反應(yīng)不完全、污染等技術(shù)難題,促進(jìn)過程強(qiáng)化和化工裝備小型化、提高能源、資源利用效率、節(jié)能降耗,是實(shí)現(xiàn)清潔安全生產(chǎn)的重大新技術(shù),可將生產(chǎn)過程中低效、間歇的合成工藝,改變?yōu)榭煽剡B續(xù)工藝,其“數(shù)量放大”與常規(guī)工藝不同,在實(shí)驗(yàn)室完成達(dá)標(biāo)后只需要平行復(fù)i制,不需要小試、中試、工業(yè)放大的逐級過程,縮短了工業(yè)放大的時(shí)間。
微反應(yīng)器的主要特征
1、大比表面積:強(qiáng)化了傳質(zhì)、傳熱;縮短了擴(kuò)散時(shí)間,實(shí)現(xiàn)流體間的快速均勻混合以及等溫操作;通道內(nèi)作用力主要為:界面張
力,粘性應(yīng)力以及毛細(xì)管力。
2、特別的流動(dòng)行為:流體流動(dòng)通常屬于層流;具有很強(qiáng)的方向性、對稱性和高度有序性;具有窄的停留時(shí)間分布和均勻的傳質(zhì)過
程;便于對過程進(jìn)行準(zhǔn)確的理論描述和模擬。
3、催化劑的高通量篩選:催化劑用量少,操作連續(xù),安全;適用于含有毒物質(zhì)、易暴危險(xiǎn)的反應(yīng)。
4.無放大效應(yīng):通過集成眾多的反應(yīng)器可以處理大批量的原料;節(jié)省從實(shí)驗(yàn)室研發(fā)到工業(yè)過程的時(shí)間和成本。