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微反應(yīng)器技術(shù)的硬件設(shè)備配備

硬件部分包括微反應(yīng)器設(shè)備和配套設(shè)備。微反應(yīng)器設(shè)備從材質(zhì)的角度可分為金屬材質(zhì)和非金屬材質(zhì)、碳化硅材質(zhì)，從通道設(shè)計的角度可分為簡單通道和復(fù)雜通道。怎么樣去評價一款微反應(yīng)器？

① 傳質(zhì)性能。傳質(zhì)性能受到通道結(jié)構(gòu)的設(shè)計、流速范圍、停留時間分布、壓力降等因素影響。

② 傳熱性能。微反應(yīng)器是一種換熱能力很強的技術(shù)裝備，其換熱能力受流速、溫差、材質(zhì)、換熱介質(zhì)等因素影響。

③ 放大的設(shè)計，實驗室研發(fā)型微反應(yīng)器到工業(yè)化微反應(yīng)器應(yīng)當(dāng)保持比較好的傳質(zhì)、傳熱、停留時間一致性。

④ 材質(zhì)和加工，設(shè)備的耐腐蝕性、密封性、耐壓性、死體積應(yīng)當(dāng)與具體的工況相匹配。

配套設(shè)備對于要實現(xiàn)工業(yè)化用途來講同樣重要。微反應(yīng)器配套包括進料泵、傳感器、閥門、在線監(jiān)測裝置、控制系統(tǒng)及管件閥門等。其中，動部件的壽命、耐腐蝕性、管道的設(shè)計等都需要認真考量。

微反應(yīng)器的應(yīng)用研究發(fā)展4個階段

   1階段，上世紀(jì)在90年代，大家開始設(shè)計和制造微反應(yīng)器的一些器件，并用它去嘗試一些常規(guī)的化學(xué)反應(yīng)；

第2階段，微反應(yīng)器已經(jīng)相對成熟，商業(yè)化反應(yīng)器，開始投放市場，反應(yīng)和工藝的研究比較火熱；

第3階段，開始做反應(yīng)器系統(tǒng)化的集成，包括前端、后端、在線的處理等；

第4階段，人工智能化。當(dāng)然，走到第四階段離不開一階段的工作，離不開第二階段的研究，更離不開第三階段的經(jīng)驗和教訓(xùn)。

微通道反應(yīng)器是如何控制反應(yīng)溫度和時間的

　　1 對反應(yīng)溫度的控制：微反應(yīng)設(shè)備極大的比表面積決定了微通道反應(yīng)器有極大的換熱效率，即使是反應(yīng)瞬間釋放出大量熱量，微通道反應(yīng)器也可及時將其導(dǎo)出，維持反應(yīng)溫度穩(wěn)定。而在常規(guī)反應(yīng)器中的強放熱反應(yīng)，由于換熱效率不夠高，常常會出現(xiàn)局部過熱現(xiàn)象。而局部過熱往往導(dǎo)致副產(chǎn)物生成，這就導(dǎo)致收率和選擇性下降。而且，在生產(chǎn)中劇烈反應(yīng)產(chǎn)生的大量熱量如果不能及時導(dǎo)出，會導(dǎo)致沖料事故甚至發(fā)生boom。

　　2 對反應(yīng)時間的控制：常規(guī)的批次反應(yīng)，往往采用將反應(yīng)物逐漸滴加的方式來防止反應(yīng)過于劇烈。這就使一部分物料的停留時間過長。而在很多反應(yīng)中，反應(yīng)物、產(chǎn)物、或中間過渡態(tài)產(chǎn)物在反應(yīng)條件下停留時間一長就會導(dǎo)致副產(chǎn)物的產(chǎn)生，使反應(yīng)收率降低。而微通道反應(yīng)器采取的是微管道中的連續(xù)流動反應(yīng)，可以控制物料在反應(yīng)條件下的停留時間。一旦達到反應(yīng)時間就立即將物料傳遞到下一步反應(yīng)，或終止反應(yīng)，這樣就有效避免了因反應(yīng)時間長而導(dǎo)致的副產(chǎn)物。

微反應(yīng)器的主要特征

1、大比表面積:強化了傳質(zhì)、傳熱;縮短了擴散時間，實現(xiàn)流體間的快速均勻混合以及等溫操作;通道內(nèi)作用力主要為:界面張

力，粘性應(yīng)力以及毛細管力。

2、特別的流動行為:流體流動通常屬于層流;具有很強的方向性、對稱性和高度有序性;具有窄的停留時間分布和均勻的傳質(zhì)過

程;便于對過程進行準(zhǔn)確的理論描述和模擬。

3、催化劑的高通量篩選:催化劑用量少,操作連續(xù)，安全;適用于含有毒物質(zhì)、易暴危險的反應(yīng)。

4.無放大效應(yīng):通過集成眾多的反應(yīng)器可以處理大批量的原料;節(jié)省從實驗室研發(fā)到工業(yè)過程的時間和成本。