微反应器的定义
微反应器,即微通道反应器,利用精细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,而不是指微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有成百万上千万的微型通道,因此也实现很高的产量。
美国PNNL(Pacific Northwest National Lbaoratory)主要开展燃料电池氢源系统微型化研究,反应器主体结构是一个错流式微通道换热器,与传统相比,相同的处理能力,反应器体积可减小l~2个数量级。微反应器在传质、传热、恒温等方面表现出的巨大优势,自面世以来迅速引起相关领域人士的浓厚兴趣和关注。
目前微反应器在化工工艺过程的研究与开发中已经得到广泛的应用,商业化生产中的应用正日益增多。其主要应用领域包括有机合成过程,微米和纳米材料的制备和日用化学品的生产。在化工生产中,新的Miprowa技术已经可以实现每小时上万升的流量。
微反应器的微结构大的缺点是固体物料无法通过微通道,如果反应中有大量固体产生,微通道极易堵塞,导致生产无法连续进行。
目前这一问题主要是通过改进反应器的设计来解决。例如拜耳-埃尔费尔德微技术公司开发的阀式混合器(反应器)可以用于快速沉淀反应,基于这一技术,拜耳公司成功开发了商业化生产工艺,用于生产高的性能的微米材料和纳米材料。
关于微通道反应器:
将高纯氢气与连续流动的反应物在装有催化剂的微填充床内混合并发生反应,结合全流程自动控制、在线实时检测、样品自动采集能功能,让反应变得安全、有效、节能,实现本质安全,放弃了加氢反应釜,放弃了氢气钢瓶,反应压力:0-10Mpa,反应温度:室温-200℃,快速条件筛选,公斤级生产,全自动气液分离,可视智能化控制软件,工艺条件可直接放大至千吨级。
通过流体微团的介观粘性变形和分子扩散可实现反应物料间的快速微观混合;微通道反应器具有大的比表面积,流体与器壁间有充分的接触面积,故而使换热效率提高,可实现反应过程中的原位有效换热;再者通道内微小的持液量使得反应器具有明显的安全性能。
微反应器连续合成化及应用
不适合的反应类型
a、本征动力学上的慢反应。
b、反应过程中有大量固体或气体产生。
c、平衡反应,过程中需要不断移除某物质。
d、气相反应。
3、如何开发微反应连续合成工艺
设备:a、设计微反应器
b、提升反应器的混合性能和传递性能
c、解决工程放大效应
d、构建完整的反应器系统
工艺:a、动力学及反应机理研究
b、工艺条件设计
c、流程模拟
d、安全评价
以上信息由专业从事微化工设备的那央生物于2024/12/24 10:26:22发布
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