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微反应装置:化工过程强化神器

微信、微博、微云、微视频、微电影,这些“微”字辈的新鲜事物已经成为人们生活中的重要组成部分,而最近化工行业又冒出了一个新名词——“微反应”,令许多化工人士感到陌生又新奇。

1.什么是微反应?

第一次接触“微反应”一词的人都会很自然地冒出一连串的问号。 

对于这样的疑问,清华大学教授骆广生解释到:“微反应技术之所以被叫做‘微反应’,是由于其过程是以微结构单元为核心,反应过程是在微米或亚毫米受限空间内进行的。这项技术主要是通过减小体系的分散尺度来强化混合和传递,进而提高了过程的可控性和效率,是一种创新性的反应模式。由于特征尺度的微型化,表面作用增强,相较于常规尺度反应设备,其传递作用提高2~3个数量级。 ”

2.是不是与大化工反应不一样的反应?

由于特征尺度的微型化,表面作用增强,其传递速度大大提高。例如,微反应涉及的气泡或液滴尺寸一般在10~300微米间,比表面积可以达到传统反应器的几十到几百倍,传质和传热能力可以提高了100到1000倍。

3.是不是只能生产微量或少量的产品?

那么,“微反应”是否与工业大生产相对应,只能生产微量或少量的产品呢?“事实并非如此,微反应器中可以包含有成百上千的微通道,从而通过‘数量放大’实现高产量,国内外都已经有万吨级的工业装置在运行,而且微反应器的种类更是包含了大化工反应中所有的单元设备,混合器、换热器、反应器和控制器等一应俱全。”骆广生表示。

大连理工大学教授、染料行业技术创新战略联盟专家委员会主任张淑芬表示,微反应技术是20世纪90年代发展起来的化工前沿学科,它通过过程强化解决了传统反应器传质传热效率低、难以控制等问题,在染料、医药、农药等精细化工领域应用空间广阔,被称作是21世纪化工产业颠覆性的革命技术,对传统化工产业的转型升级和绿色发展意义重大。

中国科学院大连化学物理所研究员陈光文告诉记者:“微化学工程与技术着重研究微时空尺度下的‘三传一反’特征与规律,实现过程安全、高效、可控的现代化工技术,是重要的化工强化技术之一。开展微化工技术研究旨在增强化工过程安全性、促进过程强化和化工系统小型化,提高能源、资源利用效率,达到节能降耗的目的,微反应技术的成功开发与应用将对化学化工领域产生重大影响,将为化工过程强化技术的发展与进步给行业注入了新动能。”

采访中,记者了解到,国际上一些化工公司如美国康宁、德国拜耳和巴斯夫、瑞士龙沙等公司相继成立了专门的部门负责微化工技术的开发应用,研发并推广其微反应器。

我国的高等院校和研究机构也较早地开展了相关的研究工作,中国科学院大连化学物理研究所、清华大学、大连理工大学、南京工业大学等在微反应技术研究上也取得了重要进展。大连化物所开发的微通道反应技术已实现8万吨/年磷酸二氢铵生产的工业运行;清华大学化学工程联合国家重点实验室成功开发出万吨级膜分散微结构反应器制备单分散纳米碳酸钙和15万吨/年的湿法磷酸净化的工业装置;大连理工大学在用微反应技术解决染料合成上间歇反应存在中的产率低、品质差、批次色差大等问题上,也取得了许多进展。

与此同时,国内也有一批化工科技企业积极地投入到微反应技术的开发应用中,上海惠和化德生物科技有限公司、贵州微化科技有限公司以及山东豪迈化工技术有限公司等开始在微反应器设计及技术工艺开发上发力,并已经将微反应技术成功地应用到了硝化反应、过氧化物、苯肼类化合物、磷化工产品、无机纳米材料等产品的合成上,取得了可喜的工业化进展。

(文章来源中国化工报中国化工报中国化工报中国话 科学网科学网转载仅供参考学习及传递有用信息,版权归原作者所有,如侵犯权益,请联系删除)

 


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