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我们知道,微通道换热器有很好的传质传热能力,有很多优点,比如事故发生的可能性大大减少。快速、直接的放大能力、节省成本时间等。当然这也是有局限性的,因为有这样的理由,很多时候不能使用微反应器进行实验。所以对于化工企业来说需要了解微通道反应器的适用范围。
首先,严格地说,在各反应特性不同的同时,微通道换热器装置的种类也非常多,所以很难定义哪个反应适合微通道换热器U9彩票。然而,传统合成反应的20-30%被认为可以通过微通道反应器在技术上改变。同时利用微通道反应器,可以实现过去认为危险的工艺流程的约20-30%。也就是说,目前已经发现近30-50%的化工技术可以通过微通道换热器进行技术改性。
从结构特征来说,当前微通道换热器可用于以下几种类型的反应
U9彩票1.反应本身速度快,但受传递过程约束,如整体反应速度低的反应主要是液液多相反应,也包括液液萃取等物理过程。该过程的特征在于反应本身的速度快,但由于基质在液相间扩散,所以反应整体的速度低。在以往的反应釜内部,一般使用搅拌机进行反应,由于效率低,不能充分实现两个液相间的混合,所以反应效率降低。另一方面,在微通道换热器内,由于通道尺寸小而导致的扩散尺度减少,能够迅速地进行这样的反应。
2.反应本身快,但反应剧烈,强放热,产物易破坏的反应这种反应主要有硝化、重氮化及部分水解和烷基化反应。硝化及重氮化反应本身非常迅速激烈,但在实际工厂操作时反应时间往往为时间。这是因为反应釜的传热能力有限,为了防止体系内的温度过高而无法控制,需要一点点滴下试剂。可以说,反应速率完全取决于传热能力。使用热转移能力高的微通道换热器,可以迅速投入试剂,使反应顺利进行。可以说,这种反应是最具工业化前景、应该优先考虑的过程。
U9彩票3.必须严格控制反应器内部流动型的反应。
U9彩票该反应主要是纳米粒子的合成等,这种过程之前介绍过,主要是利用微通道内部的流动规律性制造粒子分布窄的材料,提高产品的附加值。这种反应一般是产品产量低,附加值大,结合一些实验装置就成了生产装置,应用前景也很广阔。
U9彩票4.有些气液反应可以从机制上采用微通道换热器,但目前还没有出现好的气液反应器结构最明显的是加氢,加氢当然有很多种类,有些加氢反应速度很高,但受氢向液相扩散的限制整体反应速度很低。在这种情况下,可以利用微通道反应器的混合特性进行反应,当然与第一类反应相同,但这里强化的是气液物质转移过程。但气液过程有其特殊性,主要是在流体分配和控制方面,因此还没有适合扩增的气液微通道反应器。因此,这方面的实验研究非常活跃,除非在工业应用上产量小而不能直接使用实验装置加以否定,否则没有可行性。
5.颗粒尺度达到微通道特征尺度的10%以上,固体含量超过5%的反应不使用微通道换热器。
微通道换热器系统技术要求
1、★总体要求:合成反应体系包括相互独立的反应物通道,独立的反应物通道大于等于6。
U9彩票2、★反应器支架可灵活配置反应模块数量(4个以上),包括8个以上进料和收集口,4个热交换流体口。
3、★反应器可通过两个恒温循环器和密封隔热板的分离实现两个温区,两个温区各自的控制区可灵活设置。
4、★反应模块为三层结构,上层为底板,中间层为混合或反应通道,下层为热交换通道。模块均采用碳化硅材质,成型工艺采用扩散焊接工艺,整体成型,保证气密性和耐高压性能,避免金属溶出性污染,模块中间不得安装金属连接件。
5、★反应器包括多组碳化硅模块,包括混合模块和反应模块,可以执行A+B→P或A+B→P’+C→P,混合模块还可以用作反应停止或冷却的淬火模块。
U9彩票6、★反应通道结构设计在加强传质的同时,减少返混,保证材料在反应器内停留时间的一致性,要求提供内部结构图。
7、热导率:≥100W/mK(温度200℃范围内)。
8、耐腐蚀性:反应器的触液材质可耐受反应器操作温度下的硫酸、氢氟酸、氢溴酸、强碱等物质。
9、年损失率:≤0.1mm/年(在120℃1:1HF/HNO3条件下试验)。
U9彩票10、工艺侧工作温度范围:-20-150℃,换热测量温度范围:-20-150℃
11、工艺侧压力范围:0-25巴,测试压力75巴,提供压力检测证书,换热侧压力范围为0-5巴。
U9彩票12、助熔剂:0.2-20mL/min。
U9彩票13、★反应器内体积:0.95-13.5ml,单板最小液体保持量不大于1ml,单板最大液体保持量不大于4.8ml。
14、★反应通道尺寸为1.4以下×1.4mm,预热通路尺寸为1以下×1mm。
U9彩票15、停留时间:2.7sec-60min。
U9彩票16、反应器部件要求:进料、排料管路及背压系统均采用耐腐蚀性、耐压材质,保证气液反应、液液反应的进行。