微通道反應(yīng)器是目前精細(xì)化工行業(yè)看好的提升本質(zhì)安全的技術(shù)之一，我國正逐步實現(xiàn)相關(guān)設(shè)備和成套技術(shù)的自主研發(fā)生產(chǎn)，未來該技術(shù)將成為精細(xì)化工行業(yè)工藝選擇的一個重要趨勢。

反應(yīng)器小而緊湊，占地面積只有幾平方米，可謂是“迷你化工廠”。化學(xué)反應(yīng)在微通道中連續(xù)流動發(fā)生，反應(yīng)快速完成，且過程可控，可實現(xiàn)無人化連續(xù)操作，少了精細(xì)化工在研發(fā)和生產(chǎn)中的安全隱患。

微通道反應(yīng)器相對于傳統(tǒng)的釜式反應(yīng)器有太多優(yōu)點，在這里不太多闡述，并不是所有的化學(xué)反應(yīng)都可以用該反應(yīng)器來實現(xiàn)的，其反應(yīng)器通道比較小，一般是幾個毫米，因此有固體參與的反應(yīng)則很難進(jìn)行。

適合反應(yīng)器的反應(yīng)類型主要包括：

1. 反應(yīng)本身速度很快，但受制于傳遞過程的，整體反應(yīng)速度偏低的反應(yīng)

這類反應(yīng)主要為液液多相反應(yīng)，也包括液液萃取等物理過程。這種過程的特點就在于：反應(yīng)本身速度快，但是由于底物要在液相間擴(kuò)散導(dǎo)致反應(yīng)整體速率偏低。在傳統(tǒng)的反應(yīng)釜內(nèi)部一般采用攪拌器進(jìn)行反應(yīng)，效率較低，無法充分實現(xiàn)兩個液相間的混合，因此反應(yīng)效率低下。而在微通道反應(yīng)器內(nèi)由于通道尺寸小帶來的擴(kuò)散尺度減小，導(dǎo)致這類反應(yīng)可以快速進(jìn)行。

2.反應(yīng)本身速度快，但反應(yīng)劇烈，強放熱，產(chǎn)物容易破壞的反應(yīng)

這類反應(yīng)主要有硝化，重氮化以及部分水解與烷基化反應(yīng)。硝化以及重氮化反應(yīng)本身是非常快速而劇烈的，但是實際工廠操作的時候往往反應(yīng)時間是以小時計的。這是因為反應(yīng)釜傳熱能力有限，為了防止體系內(nèi)溫度過高不可控制，需要一點一點的滴加試劑。可以說反應(yīng)速度完全由移熱能力確定。如果使用移熱能力強的微通道反應(yīng)器就可以快速通入試劑并維持反應(yīng)平穩(wěn)進(jìn)行。可以說這一類反應(yīng)最具有工業(yè)化前景，是應(yīng)當(dāng)優(yōu)先考慮的過程。

3.需要嚴(yán)格控制反應(yīng)器內(nèi)部流型的反應(yīng)。

這種反應(yīng)主要為納米顆粒的合成等，這類過程在之前已經(jīng)介紹過了，主要利用微通道內(nèi)部的流動規(guī)律性制備顆粒分布窄的材料，提高產(chǎn)品附加值。這類反應(yīng)一般產(chǎn)品產(chǎn)量低，附加值很大，有的時候幾塊實驗裝置結(jié)合就能成為生產(chǎn)裝置，應(yīng)用前景也較為廣闊。

4.部分氣液反應(yīng)從機理上可以采用微通道反應(yīng)器，但是目前尚未出現(xiàn)好的氣液反應(yīng)器結(jié)構(gòu)

最明顯的就是加氫，加氫當(dāng)然有很多種類，部分加氫反應(yīng)反應(yīng)速率高，但受到氫氣向液相擴(kuò)散的限制，導(dǎo)致整體反應(yīng)速率較低。在這種狀況下，當(dāng)然可以利用微通道的反應(yīng)器的混合特性進(jìn)行反應(yīng)，類似于第一類反應(yīng)，不過這里加強的是氣液傳質(zhì)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(dǎo)致適宜放大的氣液微通道反應(yīng)器還不存在。因此這方面實驗研究非常活躍，工業(yè)應(yīng)用上除非產(chǎn)量小可以直接使用實驗裝置否則沒有可行性。

5. 顆粒尺度達(dá)到微通道特征尺度的10%以上，固含量超過5%的含有固體的反應(yīng)不使用微通道反應(yīng)器。

由于微通道反應(yīng)器容易堵塞，大部分含有非均相催化劑的反應(yīng)器都不適宜使用微通道反應(yīng)器。此外就是容易生成較大顆粒的反應(yīng)體系也不適應(yīng)采用微通道反應(yīng)器。由于大部分反應(yīng)都是催化反應(yīng)，這給微反應(yīng)器的應(yīng)用帶來非常大的限制。對于非均相體系，催化劑被局限在Pd/C等少數(shù)幾個品種。目前在科學(xué)研究上的趨勢就在于如何將催化劑固定在反應(yīng)器中。方案很多，但是實現(xiàn)起來問題更多。短期內(nèi)無法進(jìn)行工業(yè)應(yīng)用，因此對于非均相催化體系，使用微通道反應(yīng)器需要特別謹(jǐn)慎。

工業(yè)化使用反應(yīng)器要注意的問題：

1、進(jìn)料系統(tǒng)：隨著工業(yè)化產(chǎn)能的增大，進(jìn)料方式仍采用質(zhì)量流量泵則不太合適，而該反應(yīng)器在生產(chǎn)過程中對物料的配比要求非常嚴(yán)格，因此采用泵入式流量計則十分有效。

2、壓降影響：工業(yè)化產(chǎn)量大通道比實驗室裝置要大，通道長度自然增加，因此進(jìn)料口壓頭自然增大，在泵的選型及進(jìn)料方式上必須權(quán)衡考慮。

3、固體催化劑的影響：有很多反應(yīng)必須采用固體催化劑，不然很容易堵塞通道，因此必須考慮微通道反應(yīng)器的固液比及固體顆粒直徑。

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