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微反應(yīng)器的優(yōu)點(diǎn)
(1)準(zhǔn)確控制反應(yīng)溫度
對于強(qiáng)放熱反應(yīng),傳統(tǒng)釜式反應(yīng)器由于受體積影響,混合及換熱效率不高,容易出現(xiàn)局部過熱現(xiàn)象,產(chǎn)品收率和選擇性都會下降副產(chǎn)物較多。而在微通道反應(yīng)器內(nèi),比表面積可以達(dá)到10 000-50 000,液相傳熱系數(shù)可以達(dá)到10 000 W/(m2 K ,出色的傳熱特性使得反應(yīng)溫度能準(zhǔn)確控制在一定范圍內(nèi),這對于精細(xì)化工中涉及中間產(chǎn)物和熱不穩(wěn)定產(chǎn)物的部分反應(yīng)具有重大意義。
(2)準(zhǔn)確控制反應(yīng)時間
在傳統(tǒng)的間歇釜式反應(yīng)器中,為防止反應(yīng)過于劇烈,往往采用逐漸滴加或分批加入反應(yīng)物的方式,來促進(jìn)反應(yīng)平衡向產(chǎn)物移動,但這也造成了部分反應(yīng)物停留時間過長,產(chǎn)生較多的副產(chǎn)物。而反應(yīng)物在微通道反應(yīng)器中是連續(xù)流動的物料在反應(yīng)條件下的停留時間可以準(zhǔn)確控制,一旦達(dá)到良好反應(yīng)時間就立即傳遞到下一步或終止反應(yīng),可以有效消除因反應(yīng)時間過長而產(chǎn)生的副產(chǎn)物。
微通道反應(yīng)器是一種連續(xù)流動的管道式反應(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precise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)器特別的結(jié)構(gòu)賦予其一系列的性能,故被應(yīng)用于許多領(lǐng)域。例如,氨基甲酸酯的多步化學(xué)合成可以通過連續(xù)性工藝來實(shí)現(xiàn),其中包括分步反應(yīng)工序和反應(yīng)步驟間的兩步分離工序。通過使用一系列串聯(lián)的由三個微通道反應(yīng)器和兩個相分離器組成的反應(yīng)裝置,可以在一個緊湊型芯片基的工藝系統(tǒng)中實(shí)現(xiàn)溶劑轉(zhuǎn)換、危險(xiǎn)中間產(chǎn)物原位生產(chǎn)和消耗、高能量化學(xué)品的安全處理以及化學(xué)品的小批量生產(chǎn)。因此,可以用于快速及放熱反應(yīng)、工業(yè)環(huán)境拓展等方面。