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      微反應設備的分類和主要特征介紹
      點擊次數:228 發布時間:2022-02-16
        微反應設備即微通道反應器,利用精密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,而不是反應設備的外形尺寸小或產品的產量小。微反應器中可以包含成百萬上千萬的微型通道,因此也實現很高的產量。
        該常規方法顯示了傳統的批量合成的一個典型的問題,批量合成是一個空間分辨過程,反應的輸出由反應容器的大小決定-容器越大則反 應的輸出越大。與批處理模式形成鮮明對比的是,在流動化學中,化學合成是一個時間分辨過程。試劑流持續地被泵入流反應器中進行混合和反應,同時產物也即時從反應器中持續流出,因此合成規模只由流速和運行時間來決定,內部體積小于一升的相同的反應器可以在較快流速下運行一整天以產出千克級的材料, 或者運行幾分鐘以得到較小的微克級的產出。
        其他參數,不是大小決定了微反應器的性能以及它是否能夠提供比傳統的間歇式反應器更好的性能。首先,需要選擇反應器的材料。微反應器可以很容易使用金屬、玻璃或硅來制造。考慮到價格和溶劑兼容性或熱傳導生,每種材料都具有獨特的優勢和劣勢。我們優先選擇的材料是玻璃對于侵蝕性的介質和溶劑,玻璃可以提供很高的兼容性。
        微反應設備從材質的角度可分為金屬材質和非金屬材質,從通道設計的角度可分為簡單通道和復雜通道。怎么樣去評價一款微反應器?主要從以下4個方面:
        ① 傳質性能。傳質性能受到通道結構的設計、流速范圍、停留時間分布、壓力降等因素影響。
        ② 傳熱性能。微反應器是一種換熱能力強的技術裝備,其換熱能力受流速、溫差、材質、換熱介質等因素影響。
        ③ 放大的設計,實驗室研發型微反應器到工業化微反應器應當保持比較好的傳質、傳熱、停留時間一致性。
        ④ 材質和加工,設備的耐腐蝕性、密封性、耐壓性、死體積應當與具體的工況相匹配。
        微反應設備的主要特征
        1、大比表面積:強化了傳質、傳熱;縮短了擴散時間,實現流體間的快速均勻混合以及等溫操作;通道內作用力主要為:界面張力,粘性應力以及毛細管力。
        2、獨特的流動行為:流體流動通常屬于層流;具有很強的方向性、對稱性和高度有序性;具有窄的停留時間分布和均勻的傳質過程;便于對過程進行精確的理論描述和模擬。
        3、催化劑的高通量篩選:催化劑用量少,操作連續,安全;適用于含有毒物質、易爆、危險的反應。
        4、無放大效應:通過集成眾多的反應器可以處理大批量的原料;節省從實驗室研發到工業過程的時間和成本。
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