微反应器的优点
(1)准确控制反应温度
对于强放热反应,传统釜式反应器由于受体积影响,混合及换热效率不高,容易出现局部过热现象,产品收率和选择性都会下降副产物较多。而在微通道反应器内,比表面积可以达到10 000-50 000,液相传热系数可以达到10 000 W/(m2 K ,出色的传热特性使得反应温度能准确控制在一定范围内,这对于精细化工中涉及中间产物和热不稳定产物的部分反应具有重大意义。
(2)准确控制反应时间
在传统的间歇釜式反应器中,为防止反应过于剧烈,往往采用逐渐滴加或分批加入反应物的方式,来促进反应平衡向产物移动,但这也造成了部分反应物停留时间过长,产生较多的副产物。而反应物在微通道反应器中是连续流动的物料在反应条件下的停留时间可以准确控制,一旦达到良好反应时间就立即传递到下一步或终止反应,可以有效消除因反应时间过长而产生的副产物。
微反应器的优点
(1)无缝对接研发和生产
传统化工生产是通过反应器体积的增大来实现产能的扩大,但随之带来的是明显的放大效应,流动、 传质和传热的“三传”问题很突出;而微化工技术是通过并行增加微反应器的数量进行放大。即所谓数增放大,所以小试良好反应条件无须放大即可直接作为生产条件,既减少了操作费用,又节省了空间,完好实现研发到生产的无缝对接。同时,微化工技术还可以灵活根据市场变化情况,灵活增加或减少微反应器的数量,做到按时按地按需生产。
(2)可以实现生产的本质安全
微反应器控温能力好,制冷能力往往也很高,能量的减少可以降低boom的潜在危险性,有效保证系统的安全而且,微反应器中反应物的量属于微量级别,即使产物为有毒有害物质,也因为单位时间产生的产物量很少,在相当程度上降低了安全事故的危害性。因此微反应系统有望使化工生产摆脱高危险的桎梏,实现本质安全。
微反应器的应用研究发展4个阶段
1阶段,上世纪在90年代,大家开始设计和制造微反应器的一些器件,并用它去尝试一些常规的化学反应;
第2阶段,微反应器已经相对成熟,商业化反应器,开始投放市场,反应和工艺的研究比较火热;
第3阶段,开始做反应器系统化的集成,包括前端、后端、在线的处理等;
第4阶段,人工智能化。当然,走到第四阶段离不开一阶段的工作,离不开第二阶段的研究,更离不开第三阶段的经验和教训。