微通道反應器有哪些功能效果?
微通道反應器指的是化學反應在橫向尺寸小于1mm范圍內(nèi)即可完成,這種結構的典型代表就是微通道。微反應器是微加工工程領域的學科,同時這個裝置(比如微換熱器)也伴隨著一些物理反應的發(fā)生。
這種微反應器通常是連續(xù)流體反應器(同間歇反應器相對)。微反應器同常規(guī)反應設備相比在很多方面都有優(yōu)勢,不僅體現(xiàn)在換熱效率,反應速度,產(chǎn)率,安全性,穩(wěn)定性,可監(jiān)測性,現(xiàn)場/按需生產(chǎn),并且能夠進行更精細化的生產(chǎn)控制。
微反應器能夠比反應釜更高效的散熱,這也使得像硝化這樣的劇烈反應都能夠在高溫狀態(tài)下安全進行。熱區(qū)溫度和高溫持續(xù)時間隨著散熱而顯著下降。所以,微反應器給更佳的動力研究提供了可能,因為反應器溫度梯度對反應速率的影響比任何傳統(tǒng)反應釜都要小。同樣對微反應器的制熱和制冷都更快,甚至操作溫度可以低至-100℃。
使用微通道反應器能帶來哪些效果?
1、傳熱效果。采用豪邁的微反應器在硝化反應過程中取得了很多的效果,在單硝和二硝的反應過程中均取得了比較好的效果。單硝的效果,縮短了反應的停留時間,增加了轉化率和選擇性并且減少了酸用量。而再做氯苯的二硝化的反應過程中大大降低了混酸中硝酸的含量,解決了后處理的壓力。
2、傳質效果。氣液兩相反應的速度關鍵取決于氣體和液體的接觸面積,接觸面積越大,反應越快,反之亦然.實驗室中,為提高氣液兩相反應速度,往往只能通過在液體中鼓泡來增加氣體和液體的接觸面積。微反應器可極大地增加氣液兩相的接觸面積,提高反應速度。
當氣體流速較高時會發(fā)生環(huán)狀流,它的主要的特征是氣體在通道中也流動而氣體四周環(huán)繞著-層很薄的液膜,即氣體在由液體形成的中空通道內(nèi)流動。因此氣液反應時調節(jié)氣液流速可以有效改善反應效果。
3、放大效應小
在傳統(tǒng)的有機合成中,一種在實驗室階段的合成路線成熟之后并不能直接入到大規(guī)模的生產(chǎn)中,需要經(jīng)過較長時間的中試環(huán)節(jié),該過程周期長,終放大到生產(chǎn)還需繼續(xù)做參數(shù)的優(yōu)化,這給化工生產(chǎn)帶來成本的提高。使用微通道反應器進行有機合成恰恰能避免這一環(huán)節(jié)。在其他條件不變的前提下,通常在微反應器中進行的反應起關鍵作用的變量是保留時間。