一、微通道反應器工作原理
其基本原理是通過(guò)特殊設計的微結構單元對流經(jīng)的反應流體進(jìn)行切割,實(shí)現反應流體見(jiàn)以微米時(shí)空尺寸,甚至更小進(jìn)行混合和換熱。與傳統化工技術(shù)相同,微化工技術(shù)也使用反應器、混合器、換熱器等單元組件。
微通道反應器設備根據其主要用途或功能可以細分為微混合器,微換熱器和微通道反應器。由于其內部的微結構使得微通道反應器設備具有極大的比表面積,可達攪拌釜比表面積的幾百倍甚至上千倍。微通道反應器有著(zhù)的傳熱和傳質(zhì)能力,可以實(shí)現物料的瞬間均勻混合和高效的傳熱,因此許多在常規反應器中無(wú)法實(shí)現的反應都可以微通道反應器中實(shí)現。
目前微通道反應器在化工工藝過(guò)程的研究與開(kāi)發(fā)中已經(jīng)得到廣泛的應用,商業(yè)化生產(chǎn)中的應用正日益增多。其主要應用領(lǐng)域包括有機合成過(guò)程,微米和納米材料的制備和日用化學(xué)品的生產(chǎn)。
二、微通道反應器結構特性
1.傳熱特性:反應器中狹窄的微通道結構增加了溫度梯度,再加上較大的比表面積故使得微通道反應器的傳熱能力大大增強。
2.傳遞距離:混合時(shí)間與傳遞距離的二次方成正比,故微通道尺寸狹窄,微型的通道尺寸大大提高了反應混合時(shí)間。
而對于互不相容液-液兩相流體在實(shí)際的傳質(zhì)與反應過(guò)程中,其流動(dòng)狀態(tài)會(huì )隨傳質(zhì)、反應深度的增加呈動(dòng)態(tài)的變化,反應過(guò)程中將會(huì )發(fā)生流型轉捩現象。
3流動(dòng)特性:從微觀(guān)角度看,流體微元在軸向上存在返混現象,同時(shí)反應產(chǎn)物連續從微通道中流出促進(jìn)實(shí)驗過(guò)程中的可逆反應向右移,促進(jìn)原料*反應。