微反应器

微反应器是一种单元反应界面宽度为微米量级的微型化的化学反应系统, 是90年代兴起的微化工技术；不是现有反应器的简单缩小, 而是融合了材料技术、微细加工技术、传感器技术和控制技术等各种要素技术的新的综合系统之一 。

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微反应器的简介

 微反应器是一种单元反应界面宽度为微米量级的微型化的化学反应系统, 是90年代兴起的微化工技术；不是现有反应器的简单缩小, 而是融合了材料技术、微细加工技术、传感器技术和控制技术等各种要素技术的新的综合系统之一 。

      微化工技术着重研究时空特征尺度在数百毫秒和数百微米范围内的微型设备和并行分布系统中的过程特征和规律。

      微反应器是指以反应为主要目的, 以一个或多个微反应器为主,同时还可能包括有微混合、微换热、微分离、微萃取等辅助装置以及微传感器和微执行器等关键组件的一个微反应系统 。

 微反应器反应过程

      传统混合过程：层流混合和湍流混合

      微混合过程：主要基于层流机制

      层流混合：Re ＋ Fick定律è 仅依靠分子扩散即可在短时间内实现均匀混合

      对流混合：改变几何形状、辅助扩散机理(搅拌或输入外加能量)

微反应器的主要特征

1.大比表面积

      强化了传质、传热

      缩短了扩散时间，实现流体间的快速     均匀混合以及等温操作

      通道内作用力主要为：界面张力，粘性应力以及毛细管力

2.独特的流动行为

      流体流动通常属于层流

      具有很强的方向性、对称性   和高度有序性

      具有窄的停留时间分布和均匀的传质过程

      便于对过程进行的理论描述和模拟

3.催化剂的高通量筛选

      催化剂用量少，操作连续、安全

      适用于含有毒物质、易爆、危险的反应

4.无放大效应

      通过集成众多的反应器可以处理大批量的原料

      节省从实验室研发到工业过程的时间和成本

 微反应器的优点
温度控制：

      的传热性质和非常短的反应时间，有利于反应器的控制， 对于反应器内的温度分布变化可以瞬时响应，对于涉及中间产物和热稳定产物的部分反应具有重大意义。

 避免平行副反应

温度对于一个化学反应非常重要：

快反应需要降温否则容易失控甚至爆炸

慢反应需要加热以提高反应速率

许多反应对温度非常敏感（动力学Vs.热力学控制）

反应器体积：

      非零级反应(自催化除外，F，X0，XF相同),VCSTR>VPFR微通道几乎完全符合PFR,使得反应物能在毫秒级范围内完全混合,大大加速了传质控制反应的速率,在维持产量不变的情况下使反应器总体积大大减小。

提高转化率和收率：

      缩短部分氧化反应中反应物停留时间è减少深度氧化副产物佳停留时间获得高收率的反应, 可控制反应时间及时移走热量，减少强放热反应的副反应，提高选择性。

安全性能：

      反应体积小，传质传热快，避免“飞温”现象通道尺寸数量级在微米级范围内，有效阻断链式反应，使其能在爆炸限范围内稳定进行。

 连续的流动

 无放大效应

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