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化工企業如何認識應用微通道反應器
更新時間:2019-08-01 點擊:975

近年來,微通道反應器在國內發展很快,應該說美國康寧公司為此做出了很大貢獻。十年前,康寧公司將微通道反應器帶入中國,在理念上讓更多的化工人認識微通道反應器,其高效的傳熱傳質接近理論值,該技術在化工領域的應用是化工界技術上的重大突破。任何一項新技術新設備都有其特點,什么樣的反應可以用,什么反應不可以用,如何用?怎樣才能高效利用這是我們工程技術人員需要認真考慮的問題,本人就這問題結合十年“微通道”的經歷談幾點意見供大家參考。

 

 

一.微通道反應器同樣需要小試、中試和放大

 

對于可以用微通道反應的化工產品首先需要實驗室裝置的小試,因為微通道反應條件與間歇反應的條件一般有很大差異,在微通道反應過程中停留時間不易太久,一般5min以內,最好2min以內。要在這么短的時間內使反應完全則需要強化反應條件,因此,實驗室小試是非常必要的。盡管微通道反應器比普通釜式反應器放大效應小很多,但是隨著產量的增加,反應物料的通量會加大,反應通道會加大,其傳質傳熱效果會降低,反應區的持液量會增大,所以小試結束后進行中試收集傳質、傳熱相關參數為進一步放大是非常必要的。盡管微通道反應器小試規模也比較大,但決不是僅靠增加反應器數量來解決產能問題。企業是要算成本的,而且反應器數量越少越有助于生產管理,有助于安全生產,其生產成本自然會降低。

 

二.什么樣的化學反應可以使用微通道反應器

 

微通道反應器相對于傳統的釜式反應器有太多優點,在這里不太多闡述,并不是所有的化學反應都可以用微通道反應器來實現的,其反應器通道比較小,一般是幾個毫米,因此有固體參與的反應則很難進行。適合微通道反應器的反應類型主要包括:正常液-液均相或液-液非均相;其次必須是快反應的反應體系,因為微通道反應器的通道一般停留時間在幾分鐘,反應太慢的則不適合;強放熱反應更適合用微通道反應器來實現,通常有硝化反應、重氮化反應、磺化反應、氧化反應(液體氧化劑)等;有危險化學物質的反應,如用到環氧乙烷、雙乙烯酮等高危化學物質,由于微通道反應器可以精確控制,且反應區持液量上限在幾百毫升,所以用該反應器更加安全。當然不同的化學反應特點各異,但需經過實驗室小試實驗從而進一步確定其微通道反應器的可行性。

 

 

三.工業化使用微通道反應器要注意的問題

 

  進料系統:隨著工業化產能的增大,進料方式仍采用質量流量泵則不太合適,而該反應器在生產過程中對物料的配比要求非常嚴格,因此采用泵入式加精確流量計則十分有效。

  壓降影響:工業化產量大通道比實驗室裝置要大,通道長度自然增加,因此進料口壓頭自然增大,在泵的選型及進料方式上必須權衡考慮。

  固體催化劑的影響:有很多反應必須采用固體催化劑,很容易堵塞通道,因此必須考慮固液比及固體顆粒直徑。

 

以上內容供大家參考。

 

江蘇省化學化工學會微通道專業技術委員會

中國石油和化學工業聯合會-石油和化工行業連續流技術工程實驗室

張躍

 

 

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