螺紋管式微反應器常用于連續(xù)流系統(tǒng)。其優(yōu)點主要體現(xiàn)在:傳質(zhì)效率和傳熱效率高,返混率低,反應溫度和停留時間控制好。微結(jié)構(gòu)反應器由于能改變化學反應的強度,在高溫、高壓、難以實現(xiàn)的工藝系統(tǒng)中的應用優(yōu)于常規(guī)間歇式反應器。如果一個化學過程可以在單個微通道中實現(xiàn),那么反應過程就可以通過簡單微通道的數(shù)量放大,達到工業(yè)化生產(chǎn)的規(guī)模。
根據(jù)動力學和熱力學的需要,內(nèi)腔的大小,如通道的大小,可以從幾微米到幾毫米不等。在微反應過程中,有時也可以采用一些自由流動方式,如窄直徑范圍的沖擊射流?;谶@一概念,微反應器不僅是由數(shù)百個微通道組成的反應器,而且是一種通過形成特殊的流體形態(tài)來促進流體傳質(zhì)和傳熱的裝置。
螺紋管式微反應器可以比容器更有效地傳熱,甚至可以在高溫下按全地進行硝化等危險反應。高溫暴露時間因熱點溫度和放熱而顯著縮短。因此,由于局部溫度梯度對反應速率的影響遠小于任何間歇式反應器,因此微反應器可以進行更好的動力學研究。
微反應器的加熱和冷卻速度也快得多,工作溫度可低至-100℃。由于其優(yōu)良的傳熱性能,反應溫度可能比傳統(tǒng)間歇式反應器高出許多。金屬有機化學中的許多低溫反應都可以在-10℃的微型反應器中進行,而不是在實驗室玻璃器皿中的-50℃~-78℃。
在反應器的結(jié)構(gòu)中,流道由內(nèi)外管嵌套,管之間用法蘭連接固定;通過設計不同的外徑來調(diào)節(jié)環(huán)形微通道的寬度;內(nèi)管一端設有一段沿圓周分布的絲網(wǎng)結(jié)構(gòu),形成差分分散結(jié)構(gòu),中芯絲網(wǎng)結(jié)構(gòu)的微孔大小控制著整個絲網(wǎng)結(jié)構(gòu)的差分分散能力;流體通過入口進入套管空間,與通過絲網(wǎng)結(jié)構(gòu)進入套管空間的流體混合反應后流出。
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