微反應器主要是指以表面科學與微制造技術為中心,經過微加工和精密技術制造的一種多通道微結構小型反應器,而微反應器的通道尺寸有亞微米和亞毫米級別。除此以外因為微反應器有優于傳統化工設備1-3個數量級的傳熱/傳質特性,所以特別適合做高放熱和快速反應的實驗。而微反應器原理想必很多人都想了解一下.微化工技術思想源自于常規尺度的傳熱機理。對于圓管內層流流動,管壁溫度維持恒定時,由公式(1)可見,傳熱系數h與管徑d成反比,即管徑越小,傳熱系數越大;對于圓管內層流流動,組分A在管壁處的濃度維持恒定時,傳質系數kc與管徑成反比,即管徑越小,傳質系數越大。由于微通道內流動多屬層流流動,主要依靠分子擴散實現流體間混合,混合時間與通道尺度平方成正比。通道特征尺寸減小不僅能提高比表面積,而且能強化過程的傳遞特性。 氯化反應微通道反應器。浙江氧化微通道反應器研發
微通道反應器的優點同常規反應容器(如燒瓶)相比,它的結構特征決定了其特殊優勢,主要表現在以下幾個方面:對于反應溫度的精細控制,對于強放熱反應,如果混合和換熱效率不高的話,容易出現局部過熱的現象。而微通道內部具有很好的傳熱、傳質特點,使得反應溫度不會過度堆積,并精細控制在一定范圍內。比表面積大,傳遞速率高,接觸時間短,副產物少:微反應通道特征尺度小,微通道比一般為5000~50000mm,單位體面積上傳熱、傳質能力明顯增強。江西化工工業微通道反應器系統南京明銳有靠譜的微通道反應器設計團隊!
微通道反應器(Microchannelreactor)從本質上講是一種連續流動的管道式反應器,自身包括化工單元所需要的混合器、換熱器、反應器、控制器等,它的管道尺寸遠遠小于常規管式反應器,是利用精密加工技術制造的特征尺寸在數百μm以下的微型設備[1]。與傳統反應器相比,微通道反應器具有傳質傳熱效率高、瞬間混合、返混幾率小并能更好地控制反應溫度和停留時間等優點,能夠解決工藝放大問題,具有良好的反應安全性能。目前,微通道反應器已作為化學合成新手段應用于強放熱反應、烴類催化氧化、有機金屬催化偶合等常規條件下難以控制反應的研究。染料工業的生產過程主要采用單批釜式反應器生產,常需控制反應溫度來減少重氮組份的分解,存在停留時間較長、混合欠充分、選擇性欠佳、產品純度不高、批次間差別大等不足。因此,研究新型反應器,改進混合方式、簡化工藝、連續化生產,是染料工業實現工藝綠色化的一個發展方向。
微通道反應器在染料工業適合的反應類型。重氮化反應芳香胺的重氮化是通過亞硝酸(亞硝酸鈉和無機酸)生成亞硝酰氯或亞硝酸酐。為了反應順利進行,至少要加入2mol的無機酸,弱堿性芳香胺的重氮化必須有2mol以上的質子酸存在,這樣可以增加作為親電試劑的重氮化合物濃度。當芳香胺的堿性非常弱時,重氮化可在90%~96%硫酸中進行。此時,重氮化劑實際上是亞硝酰硫酸(亞硝酰硫酸在>85%H2SO4,<50℃的反應條件下非常穩定、安全)。重氮化反應有兩種方法。順法適合強堿性或中等強堿性芳香胺,芳香胺溶于無機酸中,用水冷卻(微通道反應器用冷凍鹽水),然后加入已冷卻的30%的亞硝酸鈉冰溶液,進行重氮化反應。逆法適用于弱堿性芳香胺,將芳香胺調成漿狀,再加入亞硝酸鈉,充分調勻,然后將此混合物加入到已冷卻的無機酸中,使之重氮化。以上兩種方法的選用,對于微通道反應器連續化反應很重要。重氮化反應過程中,重氮鹽一般不穩定,容易分解或者發生副反應。 南京明銳的微通道反應器靠譜!
微通道反應器應用與局限性:部分氣液反應從機理上可以采用微通道反應器,但是目前尚未出現好的氣液反應器結構明顯的就是加氫,加氫當然有很多種類,部分加氫反應反應速率高,但受到氫氣向液相擴散的限制,導致整體反應速率較低。在這種狀況下,當然可以利用微通道的反應器的混合特性進行反應,類似于類反應,不過這里加強的是氣液傳質過程。但是氣液過程有其特殊性,主要是在流體分配與控制方面,這導致適宜放大的氣液微通道反應器還不存在。因此這方面實驗研究非常活躍,工業應用上除非產量小可以直接使用實驗裝置否則沒有可行性。微通道反應器真的超級好用!化工工業微通道反應器原理
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氣液相微通道反應器一類是氣液分別從兩根微通道匯流進一根微通道,整個結構呈T字形。由于在氣液兩相液中,流體的流動狀態與泡罩塔類似,隨著氣體和液體的流速變化出現了氣泡流、節涌流、環狀流和噴射流等典型的流型,這一類氣液相微反應器被稱做微泡罩塔。另一類是沉降膜式微反應器,液相自上而下呈膜狀流動,氣液兩相在膜表面充分接觸。氣液反應的速率和轉化率等往往取決于氣液兩相的接觸面積。這兩類氣液相反應器氣液相接觸面積都非常大,其內表面積均接近20000m2/m3,比傳統的氣液相反應器大一個數量級。氣液固三相催化微反應器氣液固三相反應在化學反應中也比較常見,種類較多,在大多數情況下固體為催化劑,氣體和液體為反應物或產物,美國麻省理工學院發展了一種用于氣液固三相催化反應的微填充床反應器,其結構類似于固定床反應器,在反應室(微通道)中填充了催化劑固定顆粒,氣相和液相被分成若干流股,再經管匯到反應室中混合進行催化反應。 浙江氧化微通道反應器研發
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