微通道反应器可以被看作是一个微型版本的连续反应器。由于其占地面积小,产量却大,因此在时空产出方面具备天然优势。
与传统的釜式反应过程相比,连续流微反应技术的优点可以归纳如下:
①反应设备体积小,快速混合物料,传质传热效果好,便于实现工艺强化;
2. 停留时间分布狭窄,系统反应迅速,工艺重复性佳,产品质量稳定。
3. 参数精确控制(如浓度、温度、压力等分布),便于实现自动控制;
几乎没有增益效应,可以迅速扩大;
在线材料数量有限,适用于非传统反应条件(例如高温高压),工艺安全性高;
持续操作可以提高时间和空间效率,减少劳动量。数据显示,采用连续流微反应技术,可以优化化学药物合成反应中约18.5%的反应选择性、收率、安全性和经济性。[1]
目前常见的微通道反应器中,板式反应器比较常见。
板式反应器的设计灵感源自微通道换热器。板式微通道反应器具备高效换热和传质效率等优点。此类型反应器在需要剧烈放热、反应物或产物不稳定、对反应物比例要求严格、危险化学反应、高温高压反应等方面展现出优异表现。其最大特点在于双面换热:反应板两侧各有一个专门设计和加工的换热板,其中布有换热通道。这些通道的比表面积较大,换热介质的流动方向与反应介质相反,从而实现高效换热。
不同设备换热能力对比
设备 | 比表面积m2/m3 | 换热系数W/(m2.K) | 体积换热系数kW/(m3.K) |
夹套换热 | 2.5 | 400 | 1 |
内盘管换热 | 10 | 1000 | 10 |
列管换热器 | 400 | 500 | 200 |
板式换热器 | 800 | 2000 | 1600 |
板式微通道反应器 | 2500 | 2000 | 5000 |
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