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首先,讓我們了解一下微通道反應(yīng)器的優(yōu)點。
微通道反應(yīng)器的優(yōu)點與普通反應(yīng)器(燒瓶等)相比,其結(jié)構(gòu)特點決定了其特殊優(yōu)點,主要體現(xiàn)在以下幾個方面:
(1)正確控制反應(yīng)溫度
強放熱反應(yīng),混合和換熱效率不高,局部易過熱,但微通道內(nèi)部具有良好的傳熱、傳質(zhì)特點,反應(yīng)溫度不過度沉積,精確控制在一定范圍內(nèi)。
(2)比表面積大,傳遞速度高,接觸時間短,副產(chǎn)物少。微反應(yīng)通道特征尺度較小,微通道比一般為5000~50000mm,單位體積傳熱傳質(zhì)能力明顯增強。
(3)迅速、直接擴大:傳統(tǒng)擴大過程具有擴大效果,通過擴大生產(chǎn)設(shè)備的體積和規(guī)模達到擴大目的。過程費時費力,不能根據(jù)市場需求立即做出相應(yīng)反應(yīng),具有整體性,但微反應(yīng)系統(tǒng)具有多通道結(jié)構(gòu),每個通道相當于一個獨立反應(yīng)器,擴大生產(chǎn)時無需對反應(yīng)器進行尺度放大同時增加那個數(shù)就行了。這就是所謂的“增收”。
(4)安全性高:大量熱量也能及時轉(zhuǎn)移,保證反應(yīng)溫度在設(shè)定范圍內(nèi),最大限度地減少了事故發(fā)生的可能性。
(5)操作性好:微反應(yīng)系統(tǒng)是模塊結(jié)構(gòu)的并行系統(tǒng),具有便攜性好的特點,目前分散建設(shè)產(chǎn)品用地,就地生產(chǎn)供應(yīng),真正實現(xiàn)化工廠的便攜化??筛鶕?jù)市場情況增減通道數(shù)量,更換區(qū)塊調(diào)節(jié)生產(chǎn),具有較高的操作彈性。
由于其諸多優(yōu)點,成功地將微通道反應(yīng)器技術(shù)應(yīng)用于化工,越來越受到關(guān)注。
2.微型反應(yīng)器的缺點
與現(xiàn)有鐵鍋式反應(yīng)器相比,缺點主要有四個。
(1)通道切斷問題
目前,許多研究都是利用微反應(yīng)器制造納米材料,由于微反應(yīng)器混合效率高,因此得到的顆粒粒徑具有分布窄的特點,但由于微反應(yīng)器的微米級通道大小和非常復(fù)雜的內(nèi)部結(jié)構(gòu)反應(yīng)器的通道非常容易堵塞,同時也很難清洗。目前,微反應(yīng)器堵塞問題已成為微反應(yīng)器的難題。冷凝器成為取代間歇反應(yīng)器的最大障礙。
⑨泵的脈動問題
微通道反應(yīng)器一般由機械泵驅(qū)動流體,而機械泵的大部分產(chǎn)生脈動流,引起微反應(yīng)器內(nèi)流體的不穩(wěn)定。目前,能夠?qū)崿F(xiàn)穩(wěn)定連續(xù)流的一種解決方案是電滲。
(3)設(shè)備腐蝕問題
參與反應(yīng)的流體腐蝕微反應(yīng)器通道也是一大問題,由于微反應(yīng)器的特征大小高于表面積和小微通道,因此極微小的腐蝕分解作用對微反應(yīng)器的影響也非常顯著。由此,微型反應(yīng)器對通道的材質(zhì)具有較高的防腐要求。這無疑會增加微型反應(yīng)器的制造成本,限制其大規(guī)模的工業(yè)化應(yīng)用。
4.實現(xiàn)工業(yè)化的復(fù)雜性
微反應(yīng)器采用“水蒸氣放大”擴大產(chǎn)能,可有效降低放大成本,但處理能力也受到很大限制。二是微反應(yīng)器的擴容看似簡單,但實現(xiàn)卻是一大挑戰(zhàn),當微反應(yīng)器數(shù)量大幅增加時,微反應(yīng)器監(jiān)控的復(fù)雜性大大增加了問題,在實際生產(chǎn)中運行成本也大大提高。