微通道反應器,利用精密加工技術(shù)制造的特征尺寸在10到300微米(或者1000微米)之間的微型反應器,微通道反應器的“微”表示工藝流體的通道在微米級別,而不是指微反應設備的外形尺寸小或產(chǎn)品的產(chǎn)量小。微通道反應器中可以包含有成百萬(wàn)上千萬(wàn)的微型通道,因此也實(shí)現很高的產(chǎn)量。它可以控制反應溫度和時(shí)間。
1 對反應溫度的控制:微反應設備極大的比表面積決定了微通道反應器有極大的換熱效率,即使是反應瞬間釋放出大量熱量,微通道反應器也可及時(shí)將其導出,維持反應溫度穩定。而在常規反應器中的強放熱反應,由于換熱效率不夠高,常常會(huì )出現局部過(guò)熱現象。而局部過(guò)熱往往導致副產(chǎn)物生成,這就導致收率和選擇性下降。而且,在生產(chǎn)中劇烈反應產(chǎn)生的大量熱量如果不能及時(shí)導出,會(huì )導致沖料事故甚至發(fā)生爆炸。
2 對反應時(shí)間的控制:常規的批次反應,往往采用將反應物逐漸滴加的方式來(lái)防止反應過(guò)于劇烈。這就使一部分物料的停留時(shí)間過(guò)長(cháng)。而在很多反應中,反應物、產(chǎn)物、或中間過(guò)渡態(tài)產(chǎn)物在反應條件下停留時(shí)間一長(cháng)就會(huì )導致副產(chǎn)物的產(chǎn)生,使反應收率降低。而微通道反應器采取的是微管道中的連續流動(dòng)反應,可以控制物料在反應條件下的停留時(shí)間。一旦達到反應時(shí)間就立即將物料傳遞到下一步反應,或終止反應,這樣就有效避免了因反應時(shí)間長(cháng)而導致的副產(chǎn)物。
3 物料以比例瞬間均勻混和:在那些對反應物料配比要求很?chē)栏竦目焖俜磻?,如果混合不夠好,就?huì )出現局部配比過(guò)量,導致產(chǎn)生副產(chǎn)物,這一現象在批次反應器中很難避免,而微通道反應器的反應通道一般只有數十微米,物料可以按配比快速均勻混和,從而避免了副產(chǎn)物的形成。
4 結構保證安全:與間歇式反應釜不同,微通道反應器采用連續流動(dòng)反應,因此在反應器中停留的化學(xué)品數量總是很少的,即使萬(wàn)一失控,危害程度也非常有限。而且,由于微通道反應器換熱效率*,即使反應突然釋放大量熱量,也可以被迅速導出,從而保證反應溫度的穩定,減少了發(fā)生安全事故和質(zhì)量事故的可能性。