微通道反應器優缺點介紹
微反應器或微結構反應器或微通道反應器是一種在典型結構尺寸小于1mm的化學反應的裝置。國內微通道反應器技術也得到快速發展,涌現出了很多相關企業和很多新型流道。微通道反應器,因其具有高效和安全的特點,也得到國家的大力推行,下面就讓我們一起來分析一下微通道反應器的優缺點,了解它如何能夠做到高效和安全。
一、微通道反應器的優點
1.安全性高
對于反應溫度的精準控制,對于強放熱反應,如果混合和換熱效率不高的話,容易出現局部過熱的現象。而微通道內部具有很好的傳熱、傳質特點,使得反應溫度不會過度堆積,并精準控制在一定范圍內。比表面積大,傳遞速率高,接觸時間短,副產物少:微反應通道特征尺度小,微通道比一般為5000~50000mm,單位體面積上傳熱、傳質能力顯著增強。微通道反應器擁有微米級的流道,當反應在流道中進行時,其傳質傳熱都非常快,這就可以有效避免“飛溫”現象,從而將反應控制在爆炸極限范圍內穩定進行。即使出現問題,也僅僅是在單條流道中,不會因為局部流道的升溫而導致鏈式反應和帶來嚴重的后果。
2.生產力更高
微通道反應器可以做到連續化生產,進料與出料同時進行,反應物的停留時間短,反應更加高效,對比釜式反應器的間歇式生產,微通道反應器的生產力更高。
3.體積小
不同于釜式反應器的龐大罐體,微通道反應器是由多條流道進行連續化生產,其體積更小,在相同的生產力下,微通道反應器的占地面積只有釜式的1/10左右。
4.操作簡單,更易實現自動化
不同于釜式工藝進料、攪拌、控溫、出料等等繁雜的操作步驟,微通道反應器是連續化生產,設備啟動后,除非需要檢修,否則可以一直進行生產,在過程中,操作員只需要關注設備和產物是否正常即可,這樣的簡單操作方式,也更容易實現自動化。
5.放大簡單
微通道反應器可以通過“數增”的方式來進行放大,這種靠增加并聯流道數量的方式,比起釜式工藝的加大釜體體積的放大方式,要更加簡單。
6. 對高危工藝的適用性更強
微通道反應器對高危工藝的適用性更強,一些原本釜式工藝無法完成的高危工藝,現在都可以用微通道反應器來嘗試和實現。
二、微通道反應器的缺點
1.固體物料參與難度大
微通道反應器因其流道細小,當有固體反應物或產物出現時,很容易造成堵塞,除非固體能溶解或者只有極少量,否則都無法用微通道反應器來進行。
2.粘稠度高的物料參與難度大
同上,當有粘稠度高的物料參與或生成時,也非常容易造成通道堵塞的情況,而且后期難以清理。
3.工藝放大成本高
微反應器采用“數增放大”來擴大產能,雖然能有效降低放大成本,但處理能力也受到很大限制。其次,微反應器的放大看起來簡單,但要實現卻是一個巨大的挑戰。當微反應器的數量大大增加時,微反應器監測和控制的復雜程度大大增加了問,對于實際生產來說運行成本也大大提高了。盡管微通道反應器的放大效應小,但目前大家都在用的常規的反應器,而且大多數釜式工藝都已經比較成熟,如果想用另一種工藝代替,就要重新進行工藝設計,必然要投入大量的精力和資金用于研究,這對企業來說將是一筆不小的費用。
4.泵的脈沖問題
微通道反應器一般是通過機械泵驅動流體,但大部分機械泵都會產生脈動流,造成微反應器內流體的不穩定。目前能實現穩定連續流的一個解決方案是電滲流。
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