微反應器
尺寸在10到300微米的反應器
微反應器,即微通道反應器,主要用途或功能可以細分為微混合器,微換熱器和微反應器。
微反應器,即微通道反應器,利用精密加工技術製造的特徵尺寸在10到300微米(或者1000微米)之間的微型反應器,微反應器的“微”表示工藝流體的通道在微米級別,而不是指微反應設備的外形尺寸小或產品的產量小。微反應器中可以包含有成百萬上千萬的微型通道,因此也實現很高的產量。
微反應器設備根據其主要用途或功能可以細分為微混合器,微換熱器和微反應器。由於其內部的微結構使得微反應器設備具有極大的比表面積,可達攪拌釜比表面積的幾百倍甚至上千倍。微反應器有著極好的傳熱和傳質能力,可以實現物料的瞬間均勻混合和高效的傳熱,因此許多在常規反應器中無法實現的反應都可以微反應器中實現。
目前微反應器在化工工藝過程的研究與開發中已經得到廣泛的應用,商業化生產中的應用正日益增多。其主要應用領域包括有機合成過程,微米和納米材料的製備和日用化學品的生產。
微反應器的微結構最大的缺點是固體物料無法通過微通道,如果反應中有大量固體產生,微通道極易堵塞,導致生產無法連續進行。
目前這一問題主要是通過改進反應器的設計來解決。例如拜耳-埃爾費爾德微技術公司開發的閥式混合器(反應器)可以用於快速沉澱反應,基於這一技術,拜耳公司成功開發了商業化生產工藝,用於生產高性能的微米材料和納米材料。
拜耳-埃爾費爾德微技術公司(Ehrfeld Mikrotechnik BTS,簡稱EMB)是全球領先的微反應器技術的供應商。在化工和精細化工產品生產領域,EMB開發的Miprowa系列微反應器已經被世界各大化工公司應用於工藝開發與生產中;在藥物生產領域,2010年EMB與龍沙公司(LONZA)合作向市場推出了符合GMP認證要求的Flowplate系列微反應器。
麥克默瑞提克(上海)儀器有限公司(Micromeritics Instrument (Shanghai) Ltd.)微型反應器運用最先進的過程式控制制技術和數字通訊的高壓催化反應研究,專有的多孔板管式反應器與全加熱的低熱慣量反應器爐,在全球範圍內第一次實現了在液氣分離器的死體積小於 1cc時的實時反應結果。多種型號可選擇:單反應器、一體串聯雙反應器、一體並聯雙反應器、多達16 個單元的反應器模塊組合,可在電腦上進行程序控制,既可用於研發階段,也可用於生產階段,採用專利的控制系統確保能在微尺度條件下運行,微觀流動速度從mL/min到L/min,壓力範圍從真空到100bar,無需調節真空控制閥,反應溫度範圍從環境溫度到1000℃,微型反應器採用最新的液-氣以及液-液分離技術,可實現諸多反應,如加氫裂化、氫化處理、異構反應、加氫反應、加氫脫硫、加氫脫氮、氧化反應、聚合反應、重整(芳構化)、水蒸汽重整等等。
在國內,微反應技術處於研究與開發階段。雖然有很多高校從事微反應技術研究,尚沒有成熟的國產設備面世。