微通道反應器可以顯著(zhù)提高物料的傳質(zhì)傳熱效果,縮短反應時(shí)間,提高產(chǎn)品收率,而且安全、節能、環(huán)保,因而在化工、醫藥、染料及農藥等行業(yè)都受到了廣泛關(guān)注。
但是在實(shí)驗進(jìn)程中,停留時(shí)間不夠,導致原料沒(méi)有反應*。這種情況應該怎么辦?
1 提高反應溫度
間歇反應釜的最佳反應條件是與反應釜相匹配的。工業(yè)反應釜的體積大,一次處理的物料量多,因此傳質(zhì)效果不好,單位時(shí)間內分子間的有效碰撞次數少,因而反應速率比較慢。
2 提高反應物濃度
反應速率除了與分子的平均動(dòng)能有關(guān),還與單位體積內反應物分子的數量有關(guān),反應物濃度越高,越有利于反應的發(fā)生。但在間歇反應釜中,有時(shí)候卻會(huì )選擇相對較低的反應物濃度,主要是從以下幾個(gè)方面考慮:
(1)控制反應速率。如前所述,在間歇反應中,有時(shí)候因換熱跟不上或者攪拌不均勻,容易造成局部過(guò)熱,從而發(fā)生結焦或其他副反應,影響產(chǎn)品選擇性和收率。這時(shí),采用較低的反應物濃度就是比較明智的選擇,但相應地也要付出反應時(shí)間長(cháng)的代價(jià)。
(2)避免發(fā)生二次反應。除了結焦,較高的反應物濃度還容易導致二次反應的發(fā)生,比如過(guò)硝化、過(guò)氧化等等,為避免非目的產(chǎn)物的生成,往往也需要對反應物的濃度進(jìn)行調整。
(3)利用溶劑換熱。有些溶劑除了對反應物起到分散作用,本身也具有良好的吸熱能力,因此是很好的換熱介質(zhì),比如濃硫酸在硝化反應中就常常同時(shí)起到催化劑和換熱介質(zhì)的作用,這時(shí)也會(huì )加大溶劑的量,從而降低反應物的濃度。
3 降低流量
如果通過(guò)提高反應溫度和反應物濃度的方法均不能有效縮短反應的停留時(shí)間,使反應*,那這個(gè)時(shí)候就可以嘗試在其他條件不變的情況下降低物料的流量。
4 增加盤(pán)管或反應片
通過(guò)前面介紹的三種方法,大多數反應過(guò)程停留時(shí)間不夠的問(wèn)題應該都能得到有效解決。但對于個(gè)別的特殊反應,在嘗試以上三種方法均無(wú)果的情況下,則只能考慮提高反應器的持液量,即增大反應器的容積。通常采取的措施是先在微反應器出口連接一段盤(pán)管,使反應體系在盤(pán)管中繼續發(fā)生反應,然后對盤(pán)管出口的物料進(jìn)行分析檢測。如果分析結果顯示停留時(shí)間的延長(cháng)確實(shí)有助于原料的轉化,可以使反應更*,那這時(shí)則可以根據實(shí)際所需的停留時(shí)間,定制反應片數更多的微反應器,或者直接將兩臺或多臺微反應器串聯(lián)使用。