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微通道反应器的适用性分析

时间:2022-08-17 点击次数:62
  由于人们越对传统的釜反应中反应及容器的限制越发感到不满,因此,微通道反应器在这一背景下应运而生。连续流技术可以根据具体反应过程和目标,对反应器尺寸及其性能进行很好的优化调整。关键在于反应系统在满足所需性能的同时要使得其容积尽量小。流动化表现出了广泛的使用性能,既可以满足于小试规模下对反应基本调试的需求,也可以满足大规模的工业化生产。因此不管是工艺项目中研发阶段还是生产实施阶段,用户都能够充分感受到连续流区别于釜反应所带来的切切实实的好处。
 
  近年来,微通道反应器在国内发展迅速,应该说大家为此做出了贡献。在理念上让很多化工行业认识到了它。 其传热传质接近理论值,该技术在化工领域的应用是化工行业技术上的重大突破。它不仅能提高物质的传热效果、缩短反应时间、提高产品收率,而且安全、节能、环保,受到化工、医药、染料、农药等行业的广泛关注。
 

微通道反应器

 

  几年之间,连续流反应技术已经从小众的学术应用研究转化为一种公认的工业技术。对微反应器适用性的准备判断是进行技术开发的重要一步,可以从四个方面判断其在具体化学反应上的适用性:
 
  1、反应体系流动性是否良好:
 
  即是否存在影响体系流动性的因素。通常,液液相反应、气液相反应、甚至气液固三相催化类反应(如催化加氢),均可以在微反应器内实现稳定流动。然而,若反应原料、中间态、或者反应产物存在固体,则需要考虑固体含量、形态等,以不堵塞反应通道为前提。另外,对于某些高粘度体系,同样存在流动性障碍,其实用性需要仔细考察。
 
  2、反应体系是否受传质控制:
 
  从反应物到产物的反应转化速率受到传质速率和本征反应速率的影响。相对较慢的一个速率通常决定了整个反应转化速率。对于液液非均相反应、气液非均相反应、气液固催化反应等,反应转化速率往往受到传质速率的影响比较显着。其中一个表现就是,如果搅拌速度加快,则反应转化速率加快。然而,对于工业化反应设备,无法大幅度提升搅拌速度。因此,通过微反应器的应用可以强化传质速率,从而提升整体反应速率。
 
  3、反应体系是否存在换热限制:
 
  有效换热面积和整体换热系数是反应“撤热”的重要指标。换热效率不够,轻则反应杂质增加,重则发生反应失控。
 
  4、反应本征动力学速度:
 
  反应本征动力学速度与反应的活化能、反应物浓度、反应温度、和催化剂等因素密切相关。本征反应速率过慢的反应仍然无法通过微通道反应器工艺强化实现秒级或者分钟级反应。
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