微通道反應器可以被看作是一個微型版本的連續反應器。由于其占地面積小,產量卻大,因此在時空產出方面具備天然優勢。
與傳統的釜式反應過程相比,連續流微反應技術的優點可以歸納如下:
①反應設備體積小,快速混合物料,傳質傳熱效果好,便于實現工藝強化;
2. 停留時間分布狹窄,系統反應迅速,工藝重復性佳,產品質量穩定。
3. 參數精確控制(如濃度、溫度、壓力等分布),便于實現自動控制;
幾乎沒有增益效應,可以迅速擴大;
在線材料數量有限,適用于非傳統反應條件(例如高溫高壓),工藝安全性高;
持續操作可以提高時間和空間效率,減少勞動量。數據顯示,采用連續流微反應技術,可以優化化學藥物合成反應中約18.5%的反應選擇性、收率、安全性和經濟性。[1]
目前常見的微通道反應器中,板式反應器比較常見。
板式反應器的設計靈感源自微通道換熱器。板式微通道反應器具備高效換熱和傳質效率等優點。此類型反應器在需要劇烈放熱、反應物或產物不穩定、對反應物比例要求嚴格、危險化學反應、高溫高壓反應等方面展現出優異表現。其最大特點在于雙面換熱:反應板兩側各有一個專門設計和加工的換熱板,其中布有換熱通道。這些通道的比表面積較大,換熱介質的流動方向與反應介質相反,從而實現高效換熱。
不同設備換熱能力對比
設備 | 比表面積m2/m3 | 換熱系數W/(m2.K) | 體積換熱系數kW/(m3.K) |
夾套換熱 | 2.5 | 400 | 1 |
內盤管換熱 | 10 | 1000 | 10 |
列管換熱器 | 400 | 500 | 200 |
板式換熱器 | 800 | 2000 | 1600 |
板式微通道反應器 | 2500 | 2000 | 5000 |
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