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微化工技術(shù)和微反應(yīng)器微化工技術(shù)于上個(gè)世紀(jì)九十年代初興起,該技術(shù)利用微米級(jí)的通道式反應(yīng)器進(jìn)行反應(yīng),能促進(jìn)過(guò)程強(qiáng)化和化工系統(tǒng)小型化,提高資源利用率,節(jié)能降耗,從根本上解決傳統(tǒng)工藝反應(yīng)不徹底及易會(huì)爆等技術(shù)難題,實(shí)現(xiàn)化工生產(chǎn)的本質(zhì)安全微化工技術(shù)的核心是微反應(yīng)器(也叫微通道反應(yīng)器),它是一種通過(guò)微加工技術(shù)制造的帶有微結(jié)構(gòu)的反應(yīng)設(shè)備,其流體通道或者分散尺度在微米量級(jí)叫而其處理量則是從每分鐘數(shù)微升到每年數(shù)萬(wàn)噸。
微反應(yīng)器的優(yōu)點(diǎn)
(1)無(wú)縫對(duì)接研發(fā)和生產(chǎn)
傳統(tǒng)化工生產(chǎn)是通過(guò)反應(yīng)器體積的增大來(lái)實(shí)現(xiàn)產(chǎn)能的擴(kuò)大,但隨之帶來(lái)的是明顯的放大效應(yīng),流動(dòng)、 傳質(zhì)和傳熱的“三傳”問(wèn)題很突出;而微化工技術(shù)是通過(guò)并行增加微反應(yīng)器的數(shù)量進(jìn)行放大。即所謂數(shù)增放大,所以小試良好反應(yīng)條件無(wú)須放大即可直接作為生產(chǎn)條件,既減少了操作費(fèi)用,又節(jié)省了空間,完好實(shí)現(xiàn)研發(fā)到生產(chǎn)的無(wú)縫對(duì)接。同時(shí),微化工技術(shù)還可以靈活根據(jù)市場(chǎng)變化情況,靈活增加或減少微反應(yīng)器的數(shù)量,做到按時(shí)按地按需生產(chǎn)。
(2)可以實(shí)現(xiàn)生產(chǎn)的本質(zhì)安全
微反應(yīng)器控溫能力好,制冷能力往往也很高,能量的減少可以降低boom的潛在危險(xiǎn)性,有效保證系統(tǒng)的安全而且,微反應(yīng)器中反應(yīng)物的量屬于微量級(jí)別,即使產(chǎn)物為有毒有害物質(zhì),也因?yàn)閱挝粫r(shí)間產(chǎn)生的產(chǎn)物量很少,在相當(dāng)程度上降低了安全事故的危害性。因此微反應(yīng)系統(tǒng)有望使化工生產(chǎn)擺脫高危險(xiǎn)的桎梏,實(shí)現(xiàn)本質(zhì)安全。
微通道反應(yīng)器標(biāo)準(zhǔn)配置功能及特點(diǎn)
微通道反應(yīng)器是一種借助于特殊微加工技術(shù)以固體基質(zhì)制造的可用于進(jìn)行化學(xué)反應(yīng)的化學(xué)反應(yīng)裝置,通常含有小的通道尺寸和通道多樣性,流體在這些通道中流動(dòng),并要求在這些通道中發(fā)生所要求的反應(yīng)。
微通道反應(yīng)器精度高、壓力穩(wěn)定,有助于實(shí)現(xiàn)微流體在流體力學(xué)規(guī)律的變化、傳遞過(guò)程的強(qiáng)化、固有的安全性以及良好的可控性等。目前,微反應(yīng)器已經(jīng)被廣泛應(yīng)用于化學(xué)、化工、生物、材料等諸多領(lǐng)域的研究和生產(chǎn)過(guò)程中,體現(xiàn)出了良好的發(fā)展前景。微通道反應(yīng)器采用了驅(qū)動(dòng)凸輪曲線補(bǔ)償、流量脈沖電子抑制、液體體積壓縮補(bǔ)償、多點(diǎn)流量曲線校正、四元梯度設(shè)計(jì)等技術(shù)。
微通道反應(yīng)器不同于其他反應(yīng)器的一些明顯優(yōu)勢(shì)
反應(yīng)器,用于實(shí)現(xiàn)液相單相反應(yīng)過(guò)程和液液、氣液、液固、氣液固等多相反應(yīng)過(guò)程。器內(nèi)常設(shè)有攪拌(機(jī)械攪拌、氣流攪拌等)裝置。在高徑比較大時(shí),可用多層攪拌槳葉。在反應(yīng)過(guò)程中物料需加熱或冷卻時(shí),可在反應(yīng)器壁處設(shè)置夾套,或在器內(nèi)設(shè)置換熱面,也可通過(guò)外循環(huán)進(jìn)行換熱。
而微通道反應(yīng)器(微反應(yīng)器),利用精密加工技術(shù)制造的特征尺寸在10到300微米(或者1000微米)之間的微型反應(yīng)器,微反應(yīng)器的“微”表示工藝流體的通道在微米級(jí)別,而不是指微反應(yīng)設(shè)備的外形尺寸小或產(chǎn)品的產(chǎn)量小。微反應(yīng)器是一個(gè)比較廣泛的概念,并有很多形式,既包括傳統(tǒng)的微量反應(yīng)器,也包括聚合反應(yīng)器、反相膠束條紋反應(yīng)器、微聚合反應(yīng)器和固體模板微反應(yīng)器等。這些微反應(yīng)器的對(duì)化學(xué)反應(yīng)的共同特點(diǎn)是將其控制在很微小的空間內(nèi),反應(yīng)通道的平均尺寸一般為微米甚至納米。微反應(yīng)器中可以包含有成百萬(wàn)上千萬(wàn)的微型通道,因此也實(shí)現(xiàn)很高的產(chǎn)量。