由于人們越對傳統(tǒng)的釜反應中反應及容器的限制越發(fā)感到不滿,因此,微通道反應器在這一背景下應運而生。連續(xù)流技術可以根據(jù)具體反應過程和目標,對反應器尺寸及其性能進行很好的優(yōu)化調整。關鍵在于反應系統(tǒng)在滿足所需性能的同時要使得其容積盡量小。流動化表現(xiàn)出了廣泛的使用性能,既可以滿足于小試規(guī)模下對反應基本調試的需求,也可以滿足大規(guī)模的工業(yè)化生產。因此不管是工藝項目中研發(fā)階段還是生產實施階段,用戶都能夠充分感受到連續(xù)流區(qū)別于釜反應所帶來的切切實實的好處。
近年來,微通道反應器在國內發(fā)展迅速,應該說大家為此做出了貢獻。在理念上讓很多化工行業(yè)認識到了它。 其傳熱傳質接近理論值,該技術在化工領域的應用是化工行業(yè)技術上的重大突破。它不僅能提高物質的傳熱效果、縮短反應時間、提高產品收率,而且安全、節(jié)能、環(huán)保,受到化工、、染料、農藥等行業(yè)的廣泛關注。
幾年之間,連續(xù)流反應技術已經(jīng)從小眾的學術應用研究轉化為一種*的工業(yè)技術。對微反應器適用性的準備判斷是進行技術開發(fā)的重要一步,可以從四個方面判斷其在具體化學反應上的適用性:
1、反應體系流動性是否良好:
即是否存在影響體系流動性的因素。通常,液液相反應、氣液相反應、甚至氣液固三相催化類反應(如催化加氫),均可以在微反應器內實現(xiàn)穩(wěn)定流動。然而,若反應原料、中間態(tài)、或者反應產物存在固體,則需要考慮固體含量、形態(tài)等,以不堵塞反應通道為前提。另外,對于某些高粘度體系,同樣存在流動性障礙,其實用性需要仔細考察。
2、反應體系是否受傳質控制:
從反應物到產物的反應轉化速率受到傳質速率和本征反應速率的影響。相對較慢的一個速率通常決定了整個反應轉化速率。對于液液非均相反應、氣液非均相反應、氣液固催化反應等,反應轉化速率往往受到傳質速率的影響比較顯著。其中一個表現(xiàn)就是,如果攪拌速度加快,則反應轉化速率加快。然而,對于工業(yè)化反應設備,無法大幅度提升攪拌速度。因此,通過微反應器的應用可以強化傳質速率,從而提升整體反應速率。
3、反應體系是否存在換熱限制:
有效換熱面積和整體換熱系數(shù)是反應“撤熱”的重要指標。換熱效率不夠,輕則反應雜質增加,重則發(fā)生反應失控。
4、反應本征動力學速度:
反應本征動力學速度與反應的活化能、反應物濃度、反應溫度、和催化劑等因素密切相關。本征反應速率過慢的反應仍然無法通過微通道反應器工藝強化實現(xiàn)秒級或者分鐘級反應。