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微型反应装置的分类及原理详解
点击次数:61 发布时间:2017/11/21 打印本页面 返回
 一、微型反应装置的分类
 
    微型反应装置有多种分类,按应用领域大小,可以分为两类:一类是在化工、生物中应用的反应器;一类是化工工程中应用的反应器。两者的区别如同分析型设备和制备型设备,但微反应器能够满足这两种类型的应用。
 
   按操作单元及其组件不同,主要分为微混合器、微换热器、微分离器、气相反应器、液相反应器、气液两相反应器等。各种单元和组件的搭配可以组成复杂的微系统。
 
   根据操作模式不同,分为连续流动式反应器和间歇式反应器。
 
二、微型反应装置的原理
 
    相对于化工中分子级的反应而言,微反应器的体积是非常大的,所以它对反应机理和反应动力学特性影响甚小。其主要作用是对质量和热量传递过程的强化及流体流动方式的改进,因而比传统批次反应器具有更多的优势:
 
1、高传热系数可以良好控制反应温度:
 
   微型反应装置具有非常高的传热系数,可达25KW/(m2·K),即使是反应速度非常快,放热效应非常强的化学反应,在微反应器中也能及时吸收热量。这对于精细化工中涉及中间产物和热不稳定的部分反应具有重大意义。
 
2、连续流动反应可以精确控制反应时间:
 
 微反应技术采取的是微管道中的连续流动反应,可以精确控制物料在反应条件下的停留时间,一旦达到最佳反应时间就立即传递到下一步或终止反应,有效消除反应时间长而产生的副产物。
 
3、“数增放大”可以很好解决工艺放大问题:
 
    工艺放大问题一直是连接实验和工业生产不可回避的阶段。反应器的微型化使得传统反应器的放大难题迎刃而解。在扩大生产时不再需要对反应器进行尺度放大,只需并行增加微反应器的数量,即所谓的“数增放大”效应。节省了中试时间和中试设备的费用,缩短了开发周期。同时在采用微反应器等微型设备后,能够灵活的通过“数增放大”去增加或减少产量,随时做到按时按地按需生产。
 
4、微型反应装置结构微型化可以提高安全性能:
 
   微型反应装置反应体积小,传质传热速率快,能及时移走强放热化学反应产生的大量热量,从而避免宏观反应器中常见的“飞温”现象;对于易发生爆炸的化学反应,由于微反应器的通道尺寸数量级通常在微米级范围内,使这一类反应在爆炸极限内稳定地进行
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