我們知道，微通道換熱器有很好的傳質(zhì)傳熱能力，有很多優(yōu)點(diǎn)，比如事故發(fā)生的可能性大大減少?？焖?、直接的放大能力、節(jié)省成本時間等。當(dāng)然這也是有局限性的，因?yàn)橛羞@樣的理由，很多時候不能使用微反應(yīng)器進(jìn)行實(shí)驗(yàn)。所以對于化工企業(yè)來說需要了解微通道反應(yīng)器的適用范圍。

首先，嚴(yán)格地說，在各反應(yīng)特性不同的同時，微通道換熱器裝置的種類也非常多，所以很難定義哪個反應(yīng)適合微通道換熱器。然而，傳統(tǒng)合成反應(yīng)的20-30%被認(rèn)為可以通過微通道反應(yīng)器在技術(shù)上改變。同時利用微通道反應(yīng)器，可以實(shí)現(xiàn)過去認(rèn)為危險的工藝流程的約20-30%。也就是說，目前已經(jīng)發(fā)現(xiàn)近30-50%的化工技術(shù)可以通過微通道換熱器進(jìn)行技術(shù)改性。

從結(jié)構(gòu)特征來說，當(dāng)前微通道換熱器可用于以下幾種類型的反應(yīng)

1.反應(yīng)本身速度快，但受傳遞過程約束，如整體反應(yīng)速度低的反應(yīng)主要是液液多相反應(yīng)，也包括液液萃取等物理過程。該過程的特征在于反應(yīng)本身的速度快，但由于基質(zhì)在液相間擴(kuò)散，所以反應(yīng)整體的速度低。在以往的反應(yīng)釜內(nèi)部，一般使用攪拌機(jī)進(jìn)行反應(yīng)，由于效率低，不能充分實(shí)現(xiàn)兩個液相間的混合，所以反應(yīng)效率降低。另一方面，在微通道換熱器內(nèi)，由于通道尺寸小而導(dǎo)致的擴(kuò)散尺度減少，能夠迅速地進(jìn)行這樣的反應(yīng)。

2.反應(yīng)本身快，但反應(yīng)劇烈，強(qiáng)放熱，產(chǎn)物易破壞的反應(yīng)這種反應(yīng)主要有硝化、重氮化及部分水解和烷基化反應(yīng)。硝化及重氮化反應(yīng)本身非常迅速激烈，但在實(shí)際工廠操作時反應(yīng)時間往往為時間。這是因?yàn)榉磻?yīng)釜的傳熱能力有限，為了防止體系內(nèi)的溫度過高而無法控制，需要一點(diǎn)點(diǎn)滴下試劑?？梢哉f，反應(yīng)速率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?？梢哉f，這種反應(yīng)是最具工業(yè)化前景、應(yīng)該優(yōu)先考慮的過程。

3.必須嚴(yán)格控制反應(yīng)器內(nèi)部流動型的反應(yīng)。

該反應(yīng)主要是納米粒子的合成等，這種過程之前介紹過，主要是利用微通道內(nèi)部的流動規(guī)律性制造粒子分布窄的材料，提高產(chǎn)品的附加值。這種反應(yīng)一般是產(chǎn)品產(chǎn)量低，附加值大，結(jié)合一些實(shí)驗(yàn)裝置就成了生產(chǎn)裝置，應(yīng)用前景也很廣闊。

4.有些氣液反應(yīng)可以從機(jī)制上采用微通道換熱器，但目前還沒有出現(xiàn)好的氣液反應(yīng)器結(jié)構(gòu)最明顯的是加氫，加氫當(dāng)然有很多種類，有些加氫反應(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)，當(dāng)然與第一類反應(yīng)相同，但這里強(qiáng)化的是氣液物質(zhì)轉(zhuǎn)移過程。但氣液過程有其特殊性，主要是在流體分配和控制方面，因此還沒有適合擴(kuò)增的氣液微通道反應(yīng)器。因此，這方面的實(shí)驗(yàn)研究非?；钴S，除非在工業(yè)應(yīng)用上產(chǎn)量小而不能直接使用實(shí)驗(yàn)裝置加以否定，否則沒有可行性。

5.顆粒尺度達(dá)到微通道特征尺度的10%以上，固體含量超過5%的反應(yīng)不使用微通道換熱器。

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)物通道大于等于6。

2、★反應(yīng)器支架可靈活配置反應(yīng)模塊數(shù)量（4個以上），包括8個以上進(jìn)料和收集口，4個熱交換流體口。

3、★反應(yīng)器可通過兩個恒溫循環(huán)器和密封隔熱板的分離實(shí)現(xiàn)兩個溫區(qū)，兩個溫區(qū)各自的控制區(qū)可靈活設(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，下層為熱交換通道。模塊均采用碳化硅材質(zhì)，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)器包括多組碳化硅模塊，包括混合模塊和反應(yīng)模塊，可以執(zhí)行A+B→P或A+B→P’+C→P，混合模塊還可以用作反應(yīng)停止或冷卻的淬火模塊。

6、★反應(yīng)通道結(jié)構(gòu)設(shè)計在加強(qiáng)傳質(zhì)的同時，減少返混，保證材料在反應(yīng)器內(nèi)停留時間的一致性，要求提供內(nèi)部結(jié)構(gòu)圖。

7、熱導(dǎo)率：≥100W/mK（溫度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、氫氟酸、氫溴酸、強(qiáng)堿等物質(zhì)。

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

10、工藝側(cè)工作溫度范圍：-20-150℃，換熱測量溫度范圍：-20-150℃

11、工藝側(cè)壓力范圍：0-25巴，測試壓力75巴，提供壓力檢測證書，換熱側(cè)壓力范圍為0-5巴。

12、助熔劑：0.2-20mL/min。

13、★反應(yīng)器內(nèi)體積：0.95-13.5ml，單板最小液體保持量不大于1ml，單板最大液體保持量不大于4.8ml。

14、★反應(yīng)通道尺寸為1.4以下×1.4mm，預(yù)熱通路尺寸為1以下×1mm。

15、停留時間：2.7sec-60min。

16、反應(yīng)器部件要求：進(jìn)料、排料管路及背壓系統(tǒng)均采用耐腐蝕性、耐壓材質(zhì)，保證氣液反應(yīng)、液液反應(yīng)的進(jìn)行。