利用微通道反應(yīng)器技術(shù)進(jìn)行生產(chǎn)時(shí),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(tái),而是通過增加微通道的數(shù)量來實(shí)現(xiàn)的,所以小試反應(yīng)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(yīng)器的放大難題,從而大幅縮短了產(chǎn)品由實(shí)驗(yàn)室到市場(chǎng)的時(shí)間。
微通道反應(yīng)器采用連續(xù)流動(dòng)反應(yīng),因此在反應(yīng)器中停留的化學(xué)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(yīng)器換熱效率很高,即使反應(yīng)突然釋放大量熱量,也可以被迅速導(dǎo)出,從而保證反應(yīng)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(yīng)器可以輕松應(yīng)對(duì)苛刻的工藝要求,實(shí)現(xiàn)安全生產(chǎn)。
微反應(yīng)器的應(yīng)用研究發(fā)展4個(gè)階段
1階段,上世紀(jì)在90年代,大家開始設(shè)計(jì)和制造微反應(yīng)器的一些器件,并用它去嘗試一些常規(guī)的化學(xué)反應(yīng);
第2階段,微反應(yīng)器已經(jīng)相對(duì)成熟,商業(yè)化反應(yīng)器,開始投放市場(chǎng),反應(yīng)和工藝的研究比較火熱;
第3階段,開始做反應(yīng)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(dāng)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(yàn)和教訓(xùn)。
微反應(yīng)器的優(yōu)點(diǎn)
(1)準(zhǔn)確控制反應(yīng)溫度
對(duì)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(huì)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(duì)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(shí)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(dòng),但這也造成了部分反應(yīng)物停留時(shí)間過長(zhǎng),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(dòng)的物料在反應(yīng)條件下的停留時(shí)間可以準(zhǔn)確控制,一旦達(dá)到良好反應(yīng)時(shí)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(shí)間過長(zhǎng)而產(chǎn)生的副產(chǎn)物。
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