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。
染料工业的生产过程主要采用单批釜式反应器生产,常需控制反应温度来减少重氮组份的分解,存在停留时间较长、混合欠充分、选择性欠佳、产品纯度不高、批次间差别大等不足。因此,微通道反应器, 能够改进混合方式、简化工艺、连续化生产, 是染料工业实现工艺绿色化的一个发展方向 。
微通道反应器应用于染料生产,具有以下优势:
1、连续化反应代替了间歇式反应,减小批差;
2、瞬间混合,有效的防止了活泼化合物的分解;
3、在线反应体积小,保证了化学反应的安全性;
4、反应温度和时间能够准确控制,有利于提高收率和选择性。
微通道反应器是如何控制反应温度和时间的
1 物料以比例瞬间均匀混和:在那些对反应物料配比要求很严格的快速反应中,如果混合不够好,就会出现局部配比过量,导致产生副产物,这一现象在批次反应器中很难避免,而微通道反应器的反应通道一般只有数十微米,物料可以按配比快速均匀混和,从而避免了副产物的形成。
2 结构保证安全:与间歇式反应釜不同,微通道反应器采用连续流动反应,因此在反应器中停留的化学品数量总是很少的,即使万一失控,危害程度也非常有限。而且,由于微通道反应器换热效率极高,即使反应突然释放大量热量,也可以被迅速导出,从而保证反应温度的稳定,减少了发生安全事故和质量事故的可能性。
展望未来微反应器研究,预计将在以下几个领域取得进展
(1)、设计新的微反应器模型,对微反应器进行耦合、集成和“放大”;
(2)、在微反应器中研究反应原理, 对微反应器的设计进行模拟、优化;
(3)、在微反 应器中探索新的反应途径和使化工生产更加经济更加环保的方法,并应用于实际生产,这是研究微反应器的真正价
值所在。
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