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微通道反应器的工作方式
点击次数:43 发布时间:2020-01-17
   微通道反应器有着极好的传热和传质能力,可以实现物料的瞬间均匀混合和的传热,因此许多在常规反应器中无法实现的反应都可以微反应器中实现。

微通道反应器

  微通道反应器的工作方式:
  微通道反应器基本上都采用连续操作的方式,在均相体系中,小通量的微通道和毛细管微反应器内的流动以层流为主,而大通量的几种微反应器内可以在较高的流速下获得湍流。在非均相流动体系中,随着不互溶流体的引入,微反应器内产生更为丰富的气/液、液/液、气/液/液等多相流流型。与传统的开放空间式的反应器不同,微反应器内的流体处于一个受限的空间内,在微通道的结构、浸润性和流体相含率的共同作用下,微反应器内产生了两相层流、液(气)柱流、液滴(气泡)流、环状流等丰富的流型,同一设备内的不同流型主要受设备结构、相比、Ca数、We数等因素影响。而不同的流型带来了不同的流场情况,这对于反应过程的影响是十分显著的,在微反应器内因为相界面对流体的分割作用和微通道对于流体的摩擦作用的存在,使得微反应器内存在强烈的内循环和二次流流动,这对于强化反应物的混合是十分重要的。
  微通道反应器内的流体分散和混合尺度都在微米量级,相对于传统设备内多尺度的流动、混合状态,微反应器内的分散尺度更为均一,这也是得益于微反应器内取消了搅拌设备,代之以更为温和的微结构来完成流体的破碎和混合过程。研究结果表明,在微通道内可以获得多分散性因子小于2%的单分散乳液流和气泡流。另外通过合理设计微结构的排列方式,还可以获得复杂的双乳液和多乳液结构,这使得微反应器对反应物的存在状态更为可控。微反应器多使用连续操作的模式,在流动状态上微反应器内的流动较为接近平推流,特别是在液柱流、液滴流等流型下,反应器内的轴向扩散作用被极大地削弱,这使得反应时间可以得到的控制。微反应器内的反应时间一般在毫秒到秒的量级,快反应可以在微反应器内完成,但对于慢反应在微反应器内的应用还有待于深入研究。微小的反应体积带来的另一个优势就是从开车到反应系统稳定的时间被大幅缩短。

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