安全与绿色发展已成为世界化工行业发展的新趋势,在这种趋势下,微通道反应技术依靠其特别的优势成为国内外精细化工行业的研究热点。典型微通道反应技术的特征是在几十到几百微米的通道内进行化学反应。特征尺度的微型化为其从微尺度上理解“三传一反”的(动量传递、热量传递、质量传递、化学反应过程)规律提供了指导。然而,为了实现微通道反应技术的工业化应用,其通道尺寸早已达到了毫米级,得益于先进的通道内结构设计,在实现高通量的同时仍能实现良好的传质与传热性能。同时具有微量和连续流动优点的微通道反应技术不仅将产能和设备体积脱钩,而且将产能与生产效率有效结合,为精细化工本质安全水平及其经济性的提高开辟了新道路。
微化工技术和微反应器
微反应器内部流体的流动或分散尺度在1μm到1 mm之间,称为微流体。微流体相对于常规尺度的流体在传递特性、安全性以及可控性等方面都有很大优势。
微反应器的类型
1、微反应器有很多种类型:按照反应相态不同,分为气固相微反应器、气液相微反应器、 液液相微反应器和气液固相微反应器;
2、按照操作方式不同,分为连续微反应器、半连续微反应器和间歇微反应器;
3、按照分析应用不同,分为化学和生物中应用的微反应器以及化学工程和化学中应用的微反应器;
4、按照用途不同,分为生产用微反应器和实验用微反应器。
微反应器连续合成化及应用
不适合的反应类型
a、本征动力学上的慢反应。
b、反应过程中有大量固体或气体产生。
c、平衡反应,过程中需要不断移除某物质。
d、气相反应。
3、如何开发微反应连续合成工艺
设备:a、设计微反应器
b、提升反应器的混合性能和传递性能
c、解决工程放大效应
d、构建完整的反应器系统
工艺:a、动力学及反应机理研究
b、工艺条件设计
c、流程模拟
d、安全评价
与传统化工技术相比,微化工技术有哪些优点?
微通道反应器是微化工技术的,微反应器一般指带有微结构的反应设备,其内部流体通道和分散尺度在微米量级如10-3000微米,由于反应器特征尺度的微型化,通道内的流体以微米级薄层进行撞击流化学反应,可实现快速混合、传质、传热,反应非常完全,其效率可比常规尺度设备提高2~3个数量级。
让化学反应时间从几小时~几十小时缩短到几十秒~几分钟,数千倍地提升反应速度,成功解决了传统装备反应不完全、污染等技术难题,促进过程强化和化工装备小型化、提高能源、资源利用效率、节能降耗,是实现清洁安全生产的重大新技术,可将生产过程中低效、间歇的合成工艺,改变为可控连续工艺,其“数量放大”与常规工艺不同,在实验室完成达标后只需要平行复i制,不需要小试、中试、工业放大的逐级过程,缩短了工业放大的时间。