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微通道反应器实现高效快速的混合
点击次数:396 发布时间:2022-03-10
  微通道反应器根据加工条件不同,可以利用玻璃、硅片、石英、含氟聚合物、金属以及陶瓷等原材料,采用蚀刻、光刻和机械加工等制作工艺技术加工而成,其通道的直径一般在微米或毫米级,远远小于传统管道式反应器的特征尺寸。但是该尺寸对于分子水平的反应而言仍然较大,所以利用微反应器并不能改变反应机理和本征动力学特性,而是通过改变流体的传热、传质及流动特性进而强化化工过程的。
  反应器是具有特定微结构的反应设备,微结构是微反应器的核心,可以根据微结构的不同种类设计出不同形式的微反应器。在微反应器设计和制作中,有简单地将两种反应物混合生成一种产物的管式结构,也有集成了注射、混合、淬灭、结晶、萃取、封装和相分离等更为复杂的多功能复合式结构的微反应器。微反应器的要求其抗腐蚀、耐高温(200℃)、耐高压(100bar)等性能,适用于多种化学反应,具有较高的换热和传质性能。对于连续化工而言,不仅要求其具有高效的传质传热、超高通量、耐高温高压等特点,还具备连续封闭、快速可控、放大简单、机械连接易于拆装维护的优点,为化工过程提供一项重要途径。
  微通道反应器结构简单,适用于沉淀反应和悬浮液。在该反应器中,通过简单地“浸入”反应器,通过外部恒温器调节温度,这避免了供应线中的损失,并且可以实现温度,是一种借助于精密扩散结合技术,以固体基质制造的含有较小通道尺寸和结构的可用于化学反应的三维结构元件,反应介质在反应层通道中流动并在通道中完成所要求的反应,换热介质分布在反应层的两侧提供反应所需温度。
  微通道反应器具有微结构元素的连续流动反应器已经在实验室工艺研究和开发以及中试规模生产中占据了一席之地。在精细化学和药物生产中,中试规模通常也是生产规模,然而散装化学品则以更大规模生产。在这里,微结构设备的应用仍然很少,但对于气相工艺,首先应用已经被报道。微反应器构成一个受限制的连续操作系统,在微小的,高度适应的通道中进行复杂的化学反应,从而改善工艺条件。化学和生物化学转化可以在显着增强的混合和传热的情况下进行,并且可以控制停留时间。
  反应器优良的传热性能是微结构通道的一个主要优点,因为表面积与体积比高,体积小,可用于处理高热放热反应或温度敏感材料。这一论点经常被扩展到关于等温反应器操作和反应器固有安全性的陈述。复杂微结构通道具有弯曲曲线、波纹壁或反复收缩和分流通道单元,在中等流速下产生二次流结构,从而实现高效快速的混合。进入反应器板内微通道的流体通过接触元件、多个混合和停留通道元件,每个元件都有单独的设计。
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