微通道換熱器適用范圍有哪些

我們知道微型反應(yīng)器具有很好的傳質(zhì)傳熱能力，有很多優(yōu)點(diǎn)。例如，事故發(fā)生的可能性大大減少?？焖佟⒅苯拥臄U(kuò)大功能、節(jié)省成本的時(shí)間等，當(dāng)然這也有局限性。由于這個(gè)原因，很多情況下無(wú)法利用微反應(yīng)器進(jìn)行實(shí)驗(yàn)，因此對(duì)于化工企業(yè)來(lái)說(shuō)，需要了解微通道換熱器的適用范圍。

首先嚴(yán)格地說(shuō)，每個(gè)反應(yīng)特性不同的同時(shí)，微通道換熱器裝置的種類(lèi)也很多，很難定義哪個(gè)反應(yīng)適合微通道反應(yīng)器，但傳統(tǒng)合成反應(yīng)的20%至30%可以通過(guò)微通道反應(yīng)器在技術(shù)上進(jìn)行改變。利用反應(yīng)器可以實(shí)現(xiàn)過(guò)去認(rèn)為危險(xiǎn)的工程的約20%~30%。發(fā)現(xiàn)目前近30%~50%的化工技術(shù)可以通過(guò)微通道反應(yīng)器進(jìn)行技術(shù)改性。

就結(jié)構(gòu)特點(diǎn)而言，目前微通道換熱器可用于以下幾種類(lèi)型的反應(yīng)：

1.反應(yīng)本身速度快，但受傳遞過(guò)程的制約。例如，整體反應(yīng)速率較低的反應(yīng)主要是液液多相反應(yīng)，還包括液液萃取等物理過(guò)程，該過(guò)程的特點(diǎn)是反應(yīng)本身速度快，但由于基質(zhì)在液相間擴(kuò)散，整體反應(yīng)速率較低，在現(xiàn)有的反應(yīng)釜內(nèi)部一般使用攪拌機(jī)進(jìn)行反應(yīng)。由于效率低，無(wú)法充分實(shí)現(xiàn)兩種液體相互混合，導(dǎo)致反應(yīng)效率下降；而在微通道換熱器內(nèi)，由于通道尺寸小，產(chǎn)生的擴(kuò)散尺度減小，可以迅速進(jìn)行這種反應(yīng)。

2.反應(yīng)本身很快，但反應(yīng)激烈，強(qiáng)烈的放熱，產(chǎn)物易被破壞的反應(yīng)這些反應(yīng)主要是硝化，有重質(zhì)化及部分水解和烷基化反應(yīng)。硝化及重質(zhì)化反應(yīng)本身是非常迅速和激烈的，但在實(shí)際工廠工作時(shí)，反應(yīng)時(shí)間往往是時(shí)間。因?yàn)榉磻?yīng)釜的傳熱能力有限，為了防止體系內(nèi)溫度過(guò)高而失控，需要一點(diǎn)點(diǎn)降低試劑。反應(yīng)中可以說(shuō)，道完全取決于傳熱能力，使用熱轉(zhuǎn)移能力高的微通道換熱器，可以迅速投入試劑，使反應(yīng)順利進(jìn)行，這種反應(yīng)可以說(shuō)是最具工業(yè)化前景和優(yōu)先考慮的過(guò)程。

3.嚴(yán)格控制反應(yīng)器內(nèi)部的流動(dòng)反應(yīng)。

該反應(yīng)主要是納米粒子的合成等，這些過(guò)程在前面已經(jīng)介紹過(guò)，主要是利用微通道內(nèi)部的流動(dòng)規(guī)律性來(lái)制造顆粒分布較窄的材料，提高產(chǎn)品的附加值，這種反應(yīng)一般產(chǎn)品產(chǎn)量低，附加值大，與一些實(shí)驗(yàn)裝置結(jié)合就成了生產(chǎn)裝置，并成為反應(yīng)裝置。用途也很廣。

4.有些氣體反應(yīng)在機(jī)制上可以采用微通道換熱器，目前還沒(méi)有出現(xiàn)好的氣體反應(yīng)器結(jié)構(gòu)，最明顯的是加氫，加氫當(dāng)然有很多種，有的氣體反應(yīng)速度很高，但受氫向液相擴(kuò)散的限制，整體反應(yīng)速度很低，在這種情況下，可以利用微通道反應(yīng)器的混合特性進(jìn)行反應(yīng)的但是，當(dāng)然和第一種反應(yīng)一樣，這里強(qiáng)化的是氣液物質(zhì)轉(zhuǎn)移過(guò)程。但是氣液過(guò)程有其特殊性，主要在流體分配和控制方面，目前還沒(méi)有適合放大的氣液微通道反應(yīng)器，因此這方面的實(shí)驗(yàn)研究非?；钴S，在工業(yè)應(yīng)用中產(chǎn)量低，除非可以直接使用實(shí)驗(yàn)安裝否定，否則沒(méi)有可行性。

5.顆粒尺度為微通道特性尺度的10%以上，固體含量為5%以上的反應(yīng)不使用微通道換熱器。

6.微通道換熱器系統(tǒng)技術(shù)要求

1.★總體要求：合成反應(yīng)體系包括相互獨(dú)立的反應(yīng)物通道，獨(dú)立的反應(yīng)物通道大于6。

2.★反應(yīng)器支架可靈活配置反應(yīng)模塊數(shù)量（4個(gè)以上），包括8個(gè)以上的材料及收集口、4個(gè)換熱流體口。

3.★反應(yīng)器通過(guò)兩個(gè)恒溫循環(huán)器和密封隔熱板的分離，可以實(shí)現(xiàn)兩個(gè)溫度區(qū)域，兩個(gè)溫度區(qū)域各自的控制區(qū)域可以靈活設(shè)置。

4、★反應(yīng)模塊為三層結(jié)構(gòu)，上層為底板，中間層為混合或反應(yīng)通道，下層為換熱通道。模塊均采用碳化硅材料，成型工藝采用擴(kuò)散焊接工藝，整體成型保證氣密性和耐高壓性能，避免金屬溶出性污染。模塊中間不得安裝金屬連接件。

5.★反應(yīng)器包括多套碳化硅模塊，包括混合模塊和反應(yīng)模塊，可以運(yùn)行A+B→P或A+B→P'+C→P，混合模塊也可以用作停止反應(yīng)或冷卻的淬火模塊。

6、★反應(yīng)通道結(jié)構(gòu)設(shè)計(jì)在加強(qiáng)傳質(zhì)的同時(shí)，要減少混合，保證材料在反應(yīng)器內(nèi)停留時(shí)間的一致性，并提供內(nèi)部結(jié)構(gòu)圖。

7.熱導(dǎo)率：≥100W/mK（溫度在200℃范圍內(nèi)）。

8.耐腐蝕性：反應(yīng)器的觸液材質(zhì)可耐受反應(yīng)器操作溫度下的硫酸、氟酸、氫溴酸、強(qiáng)堿等物質(zhì)。

9、年損失率：≤0.1mm/年（120℃1:1HF/HNO3條件下試驗(yàn)）。

10.工程測(cè)量工作溫度范圍：-20-150℃，換熱測(cè)量溫度范圍：-20-150℃

11.工程側(cè)壓力范圍：0-25巴，試驗(yàn)壓力75巴，提供壓力檢測(cè)證書(shū)，換熱側(cè)壓力范圍0-5巴。

12，溶解劑：0.2-20 mL/min。

13、★反應(yīng)器內(nèi)體積：0.95-13.5ml，單板最小持液量為1ml，單板最大持液量不大于4.8ml。

14，★反應(yīng)通道大小1.4以下×1.4毫米，預(yù)熱通道尺寸小于1×1mm。

15、停留時(shí)間：2.7sec-60min。

16.反應(yīng)器配件要求：進(jìn)料、排料管道及背壓系統(tǒng)均采用耐腐蝕、耐壓材料，保證氣體反應(yīng)、液體反應(yīng)的進(jìn)行。