微反應器的定義
微反應器,即微通道反應器,利用精細加工技術制造的特征尺寸在10到300微米(或者1000微米)之間的微型反應器,微反應器的“微”表示工藝流體的通道在微米級別,而不是指微反應設備的外形尺寸小或產(chǎn)品的產(chǎn)量小。微反應器中可以包含有成百萬上千萬的微型通道,因此也實現(xiàn)很高的產(chǎn)量。
美國PNNL(Pacific Northwest National Lbaoratory)主要開展燃料電池氫源系統(tǒng)微型化研究,反應器主體結構是一個錯流式微通道換熱器,與傳統(tǒng)相比,相同的處理能力,反應器體積可減小l~2個數(shù)量級。微反應器在傳質(zhì)、傳熱、恒溫等方面表現(xiàn)出的巨大優(yōu)勢,自面世以來迅速引起相關領域人士的濃厚興趣和關注。
微反應器的連續(xù)合成
a、微反應技術可以提高反應過程收率,提高安全性,實現(xiàn)化學品的連續(xù)可控制備;
b、微通道反應器不是universal的,有它特別的特點和適應的反應類型。
c、開發(fā)微反應連續(xù)工藝不容易一蹴而就,要求設備和工藝的完好結合,需要細致的前期研究和優(yōu)化。
開發(fā)難度:均相反應<液液兩相反應<氣液兩相反應<氣液固三相反應。
微反應器的優(yōu)點
(1)無縫對接研發(fā)和生產(chǎn)
傳統(tǒng)化工生產(chǎn)是通過反應器體積的增大來實現(xiàn)產(chǎn)能的擴大,但隨之帶來的是明顯的放大效應,流動、 傳質(zhì)和傳熱的“三傳”問題很突出;而微化工技術是通過并行增加微反應器的數(shù)量進行放大。即所謂數(shù)增放大,所以小試良好反應條件無須放大即可直接作為生產(chǎn)條件,既減少了操作費用,又節(jié)省了空間,完好實現(xiàn)研發(fā)到生產(chǎn)的無縫對接。同時,微化工技術還可以靈活根據(jù)市場變化情況,靈活增加或減少微反應器的數(shù)量,做到按時按地按需生產(chǎn)。
(2)可以實現(xiàn)生產(chǎn)的本質(zhì)安全
微反應器控溫能力好,制冷能力往往也很高,微化工設備,能量的減少可以降低boom的潛在危險性,有效保證系統(tǒng)的安全而且,微反應器中反應物的量屬于微量級別,即使產(chǎn)物為有毒有害物質(zhì),也因為單位時間產(chǎn)生的產(chǎn)物量很少,在相當程度上降低了安全事故的危害性。因此微反應系統(tǒng)有望使化工生產(chǎn)擺脫高危險的桎梏,實現(xiàn)本質(zhì)安全。
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