利用微通道反應器技術進行生產(chǎn)時,工藝放大不是通過增大微通道的特征尺寸,微化工教育平臺,而是通過增加微通道的數(shù)量來實現(xiàn)的,所以小試反應條件不需做任何改變就可直接用于生產(chǎn),不存在常規(guī)批次反應器的放大難題,從而大幅縮短了產(chǎn)品由實驗室到市場的時間。
微通道反應器采用連續(xù)流動反應,因此在反應器中停留的化學品數(shù)量總是很少的,即使萬一失控,危害程度也非常有限。而且,由于微反應器換熱效率很高,即使反應突然釋放大量熱量,也可以被迅速導出,從而保證反應溫度的穩(wěn)定,減少了發(fā)生安全事故和質(zhì)量事故的可能性。因此微反應器可以輕松應對苛刻的工藝要求,實現(xiàn)安全生產(chǎn)。
微反應器的應用研究發(fā)展4個階段
1階段,上世紀在90年代,大家開始設計和制造微反應器的一些器件,并用它去嘗試一些常規(guī)的化學反應;
第2階段,微反應器已經(jīng)相對成熟,商業(yè)化反應器,開始投放市場,反應和工藝的研究比較火熱;
第3階段,開始做反應器系統(tǒng)化的集成,包括前端、后端、在線的處理等;
第4階段,人工智能化。當然,走到第四階段離不開一階段的工作,離不開第二階段的研究,更離不開第三階段的經(jīng)驗和教訓。
微反應器的優(yōu)點
(1)準確控制反應溫度
對于強放熱反應,傳統(tǒng)釜式反應器由于受體積影響,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。而在微通道反應器內(nèi),比表面積可以達到10 000-50 000,液相傳熱系數(shù)可以達到10 000 W/(m2 K ,出色的傳熱特性使得反應溫度能準確控制在一定范圍內(nèi),這對于精細化工中涉及中間產(chǎn)物和熱不穩(wěn)定產(chǎn)物的部分反應具有重大意義。
(2)準確控制反應時間
在傳統(tǒng)的間歇釜式反應器中,為防止反應過于劇烈,往往采用逐漸滴加或分批加入反應物的方式,來促進反應平衡向產(chǎn)物移動,但這也造成了部分反應物停留時間過長,產(chǎn)生較多的副產(chǎn)物。而反應物在微通道反應器中是連續(xù)流動的物料在反應條件下的停留時間可以準確控制,一旦達到良好反應時間就立即傳遞到下一步或終止反應,可以有效消除因反應時間過長而產(chǎn)生的副產(chǎn)物。
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