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微反应设备的分类和主要特征介绍
点击次数:670 发布时间:2022-02-16
  微反应设备即微通道反应器,利用精密加工技术制造的特征尺寸在10到300微米(或者1000微米)之间的微型反应器,微反应器的“微” 表示工艺流体的通道在微米级别,而不是反应设备的外形尺寸小或产品的产量小。微反应器中可以包含成百万上千万的微型通道,因此也实现很高的产量。
  该常规方法显示了传统的批量合成的一个典型的问题,批量合成是一个空间分辨过程,反应的输出由反应容器的大小决定-容器越大则反 应的输出越大。与批处理模式形成鲜明对比的是,在流动化学中,化学合成是一个时间分辨过程。试剂流持续地被泵入流反应器中进行混合和反应,同时产物也即时从反应器中持续流出,因此合成规模只由流速和运行时间来决定,内部体积小于一升的相同的反应器可以在较快流速下运行一整天以产出千克级的材料, 或者运行几分钟以得到较小的微克级的产出。
  其他参数,不是大小决定了微反应器的性能以及它是否能够提供比传统的间歇式反应器更好的性能。首先,需要选择反应器的材料。微反应器可以很容易使用金属、玻璃或硅来制造。考虑到价格和溶剂兼容性或热传导生,每种材料都具有*的优势和劣势。我们优先选择的材料是玻璃对于侵蚀性的介质和溶剂,玻璃可以提供很高的兼容性。
  微反应设备从材质的角度可分为金属材质和非金属材质,从通道设计的角度可分为简单通道和复杂通道。怎么样去评价一款微反应器?主要从以下4个方面:
  ① 传质性能。传质性能受到通道结构的设计、流速范围、停留时间分布、压力降等因素影响。
  ② 传热性能。微反应器是一种换热能力强的技术装备,其换热能力受流速、温差、材质、换热介质等因素影响。
  ③ 放大的设计,实验室研发型微反应器到工业化微反应器应当保持比较好的传质、传热、停留时间一致性。
  ④ 材质和加工,设备的耐腐蚀性、密封性、耐压性、死体积应当与具体的工况相匹配。
  微反应设备的主要特征
  1、大比表面积:强化了传质、传热;缩短了扩散时间,实现流体间的快速均匀混合以及等温操作;通道内作用力主要为:界面张力,粘性应力以及毛细管力。
  2、*的流动行为:流体流动通常属于层流;具有很强的方向性、对称性和高度有序性;具有窄的停留时间分布和均匀的传质过程;便于对过程进行精确的理论描述和模拟。
  3、催化剂的高通量筛选:催化剂用量少,操作连续,安全;适用于含有毒物质、易爆、危险的反应。
  4、无放大效应:通过集成众多的反应器可以处理大批量的原料;节省从实验室研发到工业过程的时间和成本。
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