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微化知识

微反应器技术的研究方向分析,三个主要研究思路

  • 作者:科芯微流
  • 发布时间:2022-07-07
  • 点击:85

近年,我国的化工安全事故频发,国家对化工行业的安全监管也日趋严格,很多传统化工企业都面临着技改升级这一问题,由传统釜式工艺改用微化工技术已经成为必然趋势,但是因为我国这方面的研究时间比较短,还停留在对国外设备的简单仿制和反应工艺的经验化开发阶段。所以还有非常多的问题有待解决,下面就微反应器技术的主要研究方向做简单分析。

1. 研究微流道的结构特征和其对反应的影响机制

微反应器是一种以三维微结构为核心的精密反应设备,这种三维微结构的主要作用是在微米级尺度上分散反应流体,提高反应物和催化剂混合效率,加大传质和换热面积。而决定微反应器的性能好坏的主要因素就是其中的微流道结构,好的微流道结构不仅要能提供高效的混合和传递性能,还要能形成均匀的流场和温度场,这样才能强化传热传质,保证反应的安全和稳定,所以说探索微流道结构特征及其对于反应的影响机制必定是研究微反应器的重要方向。

2. 探索微反应器的混合-反应-换热协同强化机制

在微反应器中,不仅是发生化学反应,还要包扣流动、传质、传热等物理过程,整个反应过程互相紧密耦合。其中流场对传质和传热的影响就非常大,而传质和传热的过程又决定了局部的温度分布和组分浓度,组分分布决定着化学反应是反应控制还是传质控制过程;温度会对组分扩散系数和化学反应速率有影响。对于吸热反应,如果外部的热量不能有效的传输到反应段,反应很有可能就不能启动或者停止;对于放热反应,反应放出的热量如果不能及时有效地移出,可能会导致局部的飞温现象,致使化学反应的选择性变差。化学反应在消耗反应物生成产物的同时,会出现放热或吸热,反过来又影响传质和传热的过程。所以探索微反应器的混合-反应-换热协同强化机制也具有十分重要的科学应用价值。

3. 弄清微反应器放大增益规律

在日趋严格的安全监管下,高危工艺的安全化生产已经成为化工企业关注的重点,而微反应器的产业化则能很好解决这个问题。虽然微反应器的放大效应比釜式反应器小很多,但还是存在的,尤其是在放大过程中,如何加强热交换和降低体系压降,是企业使用微反应器进行技改升级必须要面对的两个问题。因此,弄清楚微反应器放大增益的规律,实现微反应器产业化也是关键所在。

虽然微反应器相对于传统的釜式反应器有非常多的优势,其在化工领域有着很广的应用潜能,但是就目前的情况来看,还有非常多的问题有待解决,尤其是微反应器的通道系统设计、放大增益规律,以及搞清传热传质机制,将会成为当下最为重要的三个研究方法。

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