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微通道反應(yīng)器能代替?zhèn)鹘y(tǒng)釜式反應(yīng)器進(jìn)行實(shí)驗(yàn)嗎？
隨著“微反應(yīng)”概念的提出，微反應(yīng)器成為可以代替?zhèn)鹘y(tǒng)釜式反應(yīng)器進(jìn)行有機(jī)合成的一種新型且的手段。微通道反應(yīng)器由于特征尺度的微型化，傳熱系數(shù)、傳質(zhì)性能顯著增強(qiáng)，反應(yīng)的轉(zhuǎn)化率、選擇性均有明顯提高，另外反應(yīng)器中流體流動(dòng)均勻，反應(yīng)過(guò)程連續(xù)可控以及安全性高，從而可以解決傳統(tǒng)釜式反應(yīng)器中進(jìn)行有機(jī)合成反應(yīng)經(jīng)常出現(xiàn)的問(wèn)題，如反應(yīng)物料混合程度差，傳熱不均，易發(fā)生副反應(yīng)以及危險(xiǎn)性較大等，因此研究者們長(zhǎng)期致力于研制和開(kāi)發(fā)微反應(yīng)器，并將其應(yīng)用于各類(lèi)有機(jī)合成反應(yīng)中。
微反應(yīng)器內(nèi)的流體比表面積大小可達(dá)到104~106m2/m3，常規(guī)反應(yīng)器一般不超過(guò)1000m2/m3，相對(duì)比常規(guī)反應(yīng)器高達(dá)1~3個(gè)數(shù)量級(jí)。由于流體厚度減小，比表面積提高，微通道內(nèi)的反應(yīng)物與壁面可進(jìn)行的熱交換。除此之外，微反應(yīng)器的傳熱系數(shù)非常大，*傳熱系數(shù)可達(dá)到25kW/(m2·K)。即使利用微反應(yīng)器進(jìn)行一些反應(yīng)速率快，放熱量大的化學(xué)反應(yīng)，反應(yīng)放出的熱量也能及時(shí)被吸收，反應(yīng)溫度波動(dòng)小且穩(wěn)定，也避免出現(xiàn)熱點(diǎn)現(xiàn)象。因此對(duì)于那些常規(guī)反應(yīng)器中無(wú)法有效控制的強(qiáng)放熱反應(yīng)的近等溫操作，在微通道反應(yīng)器中均可以實(shí)現(xiàn)，并且可以有效地抑制副反應(yīng)的發(fā)生。
微通道反應(yīng)器比常規(guī)反應(yīng)器的特征尺寸小得多，使微反應(yīng)器內(nèi)的溫度、壓力等物理量得到提高，即提高了物質(zhì)和能量傳輸?shù)尿?qū)動(dòng)力，使傳質(zhì)的推動(dòng)力得到增大，單位體積和單位面積的擴(kuò)散通量也得到擴(kuò)大；微反應(yīng)器較小的尺度縮小了流體的擴(kuò)散距離和對(duì)流循環(huán)周期，降低了液體的混合時(shí)間，由此大大增強(qiáng)了微反應(yīng)器的傳質(zhì)能力。
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