連續流微反應器您不知道的那些事~

　　對這些已證結果在持續流程中進(jìn)行了再分析，確立了3種反應類(lèi)型，連續性生產(chǎn)過(guò)程對這些反應都起到積極作用。

　　A型反應: 非?？?，半衰期<1sec。這種反應主要發(fā)生在混合區，并且受控于混合工藝(微觀(guān)混合領(lǐng)域)。其中，流量和混合裝置的形式起著(zhù)重要作用。并且需要微觀(guān)結構組織對當地溫度梯度進(jìn)行控制。A型反應涉及多種活性物質(zhì)，如：氯、溴、胺及酰氯，并往往在0℃左右形成，有機反應(鋰和格式反應)也屬于這一類(lèi)型，通常有對低溫的需求。

　　　　B型反應：速度快，發(fā)生速度介于1~10sec。它主要由動(dòng)力學(xué)控制，然而，這些反應也受益于微結構，使它能更好地對熱流量以及反應溫度進(jìn)行控制。常規的系統，例如：管殼式換熱器，通常由于較少的選擇性而產(chǎn)生高溫度梯度?；旌蠈@類(lèi)的反應并不是很關(guān)鍵，降低壓力會(huì )將可使用停留時(shí)間模塊完成反應的可能性也降低。如果能夠保持相同區域的體積比，將可避免規?；瘑?wèn)題的出現。

　　C型反應：緩慢反應(反應時(shí)間>10min)，從動(dòng)力學(xué)上看，這一反應比較適合間歇式流程，但連續性反應會(huì )更加安全，并且具有質(zhì)量?jì)?yōu)勢。事實(shí)上，進(jìn)行連續的熱危險性反應或自催化反應可以看做是反應體積，因此，潛在的風(fēng)險被大大降低。流程中需要短期暴露于高溫，同時(shí)壓力會(huì )受益于這種持續性反應，而分批反應很難實(shí)現這種效果。在設備方面，較長(cháng)的停留時(shí)間模塊是必要的，并且需要常規技術(shù)，如：靜態(tài)混合器、管殼式換熱器。微反應器的使用是基于熱量的突然產(chǎn)生(催化作用)的要求。

　　芳香胺和雙乙烯酮在一個(gè)管式反應器中，真實(shí)情況下經(jīng)過(guò)乙?；?，并通過(guò)電腦模擬得出測量的熱密度，用于停留時(shí)間和轉換的功能報告中。反應的半衰期約為1.5sec，所以主要分布在動(dòng)力情況中(B型反應)，二階反應說(shuō)明了大部分的熱密度都分布在反應的初始時(shí)期，在這種情況下，小的傳統管(直徑3㎜)無(wú)法提取足夠的建立在流體力學(xué)(Tr)和導熱液之間的熱量和溫度梯度。反應初期需要使用微反應器，然而一旦最初的熱密度被消耗(99%的轉換耗時(shí)154sec)，便可使用常規的(非微型)停留時(shí)間模塊。以下參數可用于仿真模擬：傳熱系數500w/㎡/k，流體熱容量2kJ/kg/k，二階動(dòng)力學(xué)常數0.363l/mol/s，焓180kJ/mol，雙乙烯酮與胺濃度15%，傳熱流體在25℃恒溫時(shí)，未考慮活化能。

　　對于A(yíng)型與B型反應來(lái)說(shuō)，需要一個(gè)微反應器以實(shí)現有效的連續生產(chǎn)(至少有較大的絕熱溫升)。實(shí)際上，應用微反應器的主要動(dòng)力之一就是其較強的局部熱發(fā)生，也就是較高的熱密度(單位w/l，瓦特每升，見(jiàn)圖2)。間歇反應器中較高的局部熱密度通常會(huì )轉化為局部溫度梯度，這將降低選擇性。帶有集成熱交換性能的微反應器可以解決此問(wèn)題。

　　除反應動(dòng)力學(xué)外，需要考慮連續過(guò)程的另一因素是所涉及的不同相態(tài)(固-液-氣)。在研究的反應中，高于60%的反應中存在固體，作反應試劑、催化劑或產(chǎn)品用。根據的經(jīng)驗，當前使用的微反應器在處理固體時(shí)效果較差。到目前為止，多用途的微反應器還局限于均相反應，且在一定程度上局限于氣-液和液-液反應。這個(gè)聲明對微反應器設備的廣泛應用非常重要。當考慮多種相態(tài)并將涉及固體的反應排除后，微反應器技術(shù)的可候選數量將顯著(zhù)減少。因此，與反應容器有關(guān)的各種用途仍然是間歇生產(chǎn)的一項重要優(yōu)勢。此項技術(shù)的發(fā)展趨勢是開(kāi)發(fā)模塊化的可處理固體的微反應器。

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