目前微反应器在化工工艺过程的研究与开发中已经得到广泛的应用,商业化生产中的应用正日益增多。其主要应用领域包括有机合成过程,微米和纳米材料的制备和日用化学品的生产。在化工生产中,新的Miprowa技术已经可以实现每小时上万升的流量。
微反应器的微结构大的缺点是固体物料无法通过微通道,如果反应中有大量固体产生,微通道极易堵塞,导致生产无法连续进行。
目前这一问题主要是通过改进反应器的设计来解决。例如拜耳-埃尔费尔德微技术公司开发的阀式混合器(反应器)可以用于快速沉淀反应,基于这一技术,连续流设备,拜耳公司成功开发了商业化生产工艺,用于生产高的性能的微米材料和纳米材料。
微反应器适合的反应类型
据统计,大约有30%的精细化工反应可以在微反应器中进行,并且在收率、选择性或安全性等方面得到较大提高。微反应器的优势集中体现在以下类型的反应。
1、剧烈放热的反应
对剧烈放热的反应,常规反应器一般采用逐渐滴加或分批加入的方式,即便如此,也依然会存在过热 而产生一定量的副产物。微反应器由于良好的传热特 性,反应温度可实现准确控制,消除局部过热,显著提高产品的收率和选择性。
2、反应物或产物不稳定的反应
某些反应物或产物很不稳定,停留时间一长就会分解而降低产品收率。微反应器系统是连续流动体系,反应的停留时间可以准确控制,因此可避免常规反应器中出现的由于反应物或产物不稳定而分解的情况。
微反应器的应用研究发展4个阶段
1阶段,上世纪在90年代,大家开始设计和制造微反应器的一些器件,并用它去尝试一些常规的化学反应;
第2阶段,微反应器已经相对成熟,商业化反应器,开始投放市场,反应和工艺的研究比较火热;
第3阶段,开始做反应器系统化的集成,包括前端、后端、在线的处理等;
第4阶段,人工智能化。当然,走到第四阶段离不开一阶段的工作,离不开第二阶段的研究,更离不开第三阶段的经验和教训。
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