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微反应技术的优势

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微反应器技术发展早期主要被用于实验室研究,由于微反应器的优势越来越被人们所认识,近年来它在工业生产上也得到越来越多的应用。据统计,目前已有多家工厂在使用微反应器技术。很多欧洲公司和研究机构,尤其是大型的化工和医药公司都在致力于开发和应用基于微反应器的新生产工艺。


微反应器的优势包括以下几种:

1、对反应温度的精确控制:微反应设备极大的比表面积决定了微反应器有极大的换热效率,即使是反应瞬间释放出大量热量,微反应器也可及时将其导出,维持反应温度稳定。而在常规反应器中的强放热反应,由于换热效率不够高,常常会出现局部过热现象。而局部过热往往导致副产物生成,这就导致收率和选择性下降。而且,在生产中剧烈反应产生的大量热量如果不能及时导出,会导致冲料事故甚至发生爆炸。

2、对反应时间的精确控制:常规的批次反应,往往采用将反应物逐渐滴加的方式来防止反应过于剧烈。这就使一部分物料的停留时间过长。而在很多反应中,反应物、产物、或中间过渡态产物在反应条件下停留时间一长就会导致副产物的产生,使反应收率降低。而微反应器技术采取的是微管道中的连续流动反应,可以精确控制物料在反应条件下的停留时间。一旦达到最佳反应时间就立即将物料传递到下一步反应,或终止反应,这样就有效避免了因反应时间长而导致的副产物。


3、物料以精确比例瞬间均匀混和:在那些对反应物料配比要求很严格的快速反应中,如果混合不够好,就会出现局部配比过量,导致产生副产物,这一现象在批次反应器中很难避免,而微反应器的反应通道一般只有数十微米,物料可以按配比精确快速均匀混和,从而避免了副产物的形成。

4、 结构保证安全:与间歇式反应釜不同,微反应器采用连续流动反应,因此在反应器中停留的化学品数量总是很少的,即使万一失控,危害程度也非常有限。而且,由于微反应器换热效率极高,即使反应突然释放大量热量,也可以被迅速导出,从而保证反应温度的稳定,减少了发生安全事故和质量事故的可能性。因此微反应器可以轻松应对苛刻的工艺要求,实现安全高效生产。

5、无放大效应:精细化工生产多使用间歇式反应器。由于大生产设备与小试设备传热传质效率的不同,小试工艺放大时,一般需要一段时间的摸索。一般的流程都是:小试-中试-大生产。利用微反应器技术进行生产时,工艺放大不是通过增大微通道的特征尺寸,而是通过增加微通道的数量来实现的,所以小试最佳反应条件不需做任何改变就可直接用于生产,不存在常规批次反应器的放大难题,从而大幅缩短了产品由实验室到市场的时间。


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