連續(xù)流微反應(yīng)器您不知道的那些事~

　　對這些已證結(jié)果在持續(xù)流程中進(jìn)行了再分析，確立了3種反應(yīng)類型，連續(xù)性生產(chǎn)過程對這些反應(yīng)都起到積極作用。

　　A型反應(yīng): 非?？?，半衰期<1sec。這種反應(yīng)主要發(fā)生在混合區(qū)，并且受控于混合工藝(微觀混合領(lǐng)域)。其中，流量和混合裝置的形式起著重要作用。并且需要微觀結(jié)構(gòu)組織對當(dāng)?shù)販囟忍荻冗M(jìn)行控制。A型反應(yīng)涉及多種活性物質(zhì)，如：氯、溴、胺及酰氯，并往往在0℃左右形成，有機(jī)反應(yīng)(鋰和格式反應(yīng))也屬于這一類型，通常有對低溫的需求。

　　　　B型反應(yīng)：速度快，發(fā)生速度介于1~10sec。它主要由動力學(xué)控制，然而，這些反應(yīng)也受益于微結(jié)構(gòu)，使它能更好地對熱流量以及反應(yīng)溫度進(jìn)行控制。常規(guī)的系統(tǒng)，例如：管殼式換熱器，通常由于較少的選擇性而產(chǎn)生高溫度梯度。混合對這類的反應(yīng)并不是很關(guān)鍵，降低壓力會將可使用停留時(shí)間模塊完成反應(yīng)的可能性也降低。如果能夠保持相同區(qū)域的體積比，將可避免規(guī)?；瘑栴}的出現(xiàn)。

　　C型反應(yīng)：緩慢反應(yīng)(反應(yīng)時(shí)間>10min)，從動力學(xué)上看，這一反應(yīng)比較適合間歇式流程，但連續(xù)性反應(yīng)會更加安全，并且具有質(zhì)量優(yōu)勢。事實(shí)上，進(jìn)行連續(xù)的熱危險(xiǎn)性反應(yīng)或自催化反應(yīng)可以看做是反應(yīng)體積，因此，潛在的風(fēng)險(xiǎn)被大大降低。流程中需要短期暴露于高溫，同時(shí)壓力會受益于這種持續(xù)性反應(yīng)，而分批反應(yīng)很難實(shí)現(xiàn)這種效果。在設(shè)備方面，較長的停留時(shí)間模塊是必要的，并且需要常規(guī)技術(shù)，如：靜態(tài)混合器、管殼式換熱器。微反應(yīng)器的使用是基于熱量的突然產(chǎn)生(催化作用)的要求。

　　芳香胺和雙乙烯酮在一個(gè)管式反應(yīng)器中，真實(shí)情況下經(jīng)過乙?；?，并通過電腦模擬得出測量的熱密度，用于停留時(shí)間和轉(zhuǎn)換的功能報(bào)告中。反應(yīng)的半衰期約為1.5sec，所以主要分布在動力情況中(B型反應(yīng))，二階反應(yīng)說明了大部分的熱密度都分布在反應(yīng)的初始時(shí)期，在這種情況下，小的傳統(tǒng)管(直徑3㎜)無法提取足夠的建立在流體力學(xué)(Tr)和導(dǎo)熱液之間的熱量和溫度梯度。反應(yīng)初期需要使用微反應(yīng)器，然而一旦最初的熱密度被消耗(99%的轉(zhuǎn)換耗時(shí)154sec)，便可使用常規(guī)的(非微型)停留時(shí)間模塊。以下參數(shù)可用于仿真模擬：傳熱系數(shù)500w/㎡/k，流體熱容量2kJ/kg/k，二階動力學(xué)常數(shù)0.363l/mol/s，焓180kJ/mol，雙乙烯酮與胺濃度15%，傳熱流體在25℃恒溫時(shí)，未考慮活化能。

　　對于A型與B型反應(yīng)來說，需要一個(gè)微反應(yīng)器以實(shí)現(xiàn)有效的連續(xù)生產(chǎn)(至少有較大的絕熱溫升)。實(shí)際上，應(yīng)用微反應(yīng)器的主要?jiǎng)恿χ痪褪瞧漭^強(qiáng)的局部熱發(fā)生，也就是較高的熱密度(單位w/l，瓦特每升，見圖2)。間歇反應(yīng)器中較高的局部熱密度通常會轉(zhuǎn)化為局部溫度梯度，這將降低選擇性。帶有集成熱交換性能的微反應(yīng)器可以解決此問題。

　　除反應(yīng)動力學(xué)外，需要考慮連續(xù)過程的另一因素是所涉及的不同相態(tài)(固-液-氣)。在研究的反應(yīng)中，高于60%的反應(yīng)中存在固體，作反應(yīng)試劑、催化劑或產(chǎn)品用。根據(jù)的經(jīng)驗(yàn)，當(dāng)前使用的微反應(yīng)器在處理固體時(shí)效果較差。到目前為止，多用途的微反應(yīng)器還局限于均相反應(yīng)，且在一定程度上局限于氣-液和液-液反應(yīng)。這個(gè)聲明對微反應(yīng)器設(shè)備的廣泛應(yīng)用非常重要。當(dāng)考慮多種相態(tài)并將涉及固體的反應(yīng)排除后，微反應(yīng)器技術(shù)的可候選數(shù)量將顯著減少。因此，與反應(yīng)容器有關(guān)的各種用途仍然是間歇生產(chǎn)的一項(xiàng)重要優(yōu)勢。此項(xiàng)技術(shù)的發(fā)展趨勢是開發(fā)模塊化的可處理固體的微反應(yīng)器。

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