近年來，微通道反應(yīng)器在國內(nèi)發(fā)展很快，應(yīng)該說美國康寧公司為此做出了很大貢獻(xiàn)。十年前，康寧公司將微通道反應(yīng)器帶入中國，在理念上讓更多的化工人認(rèn)識(shí)微通道反應(yīng)器，其高效的傳熱傳質(zhì)接近理論值，該技術(shù)在化工領(lǐng)域的應(yīng)用是化工界技術(shù)上的重大突破。任何一項(xiàng)新技術(shù)新設(shè)備都有其特點(diǎn)，什么樣的反應(yīng)可以用，什么反應(yīng)不可以用，如何用？怎樣才能高效利用這是我們工程技術(shù)人員需要認(rèn)真考慮的問題，本人就這問題結(jié)合十年“微通道”的經(jīng)歷談幾點(diǎn)意見供大家參考。
一．微通道反應(yīng)器同樣需要小試、中試和放大
對(duì)于可以用微通道反應(yīng)的化工產(chǎn)品首先需要實(shí)驗(yàn)室裝置的小試，因?yàn)槲⑼ǖ婪磻?yīng)條件與間歇反應(yīng)的條件一般有很大差異，在微通道反應(yīng)過程中停留時(shí)間不易太久，一般5min以內(nèi)，最好2min以內(nèi)。要在這么短的時(shí)間內(nèi)使反應(yīng)完全則需要強(qiáng)化反應(yīng)條件，因此，實(shí)驗(yàn)室小試是非常必要的。盡管微通道反應(yīng)器比普通釜式反應(yīng)器放大效應(yīng)小很多，但是隨著產(chǎn)量的增加，反應(yīng)物料的通量會(huì)加大，反應(yīng)通道會(huì)加大，其傳質(zhì)傳熱效果會(huì)降低，反應(yīng)區(qū)的持液量會(huì)增大，所以小試結(jié)束后進(jìn)行中試收集傳質(zhì)、傳熱相關(guān)參數(shù)為進(jìn)一步放大是非常必要的。盡管微通道反應(yīng)器小試規(guī)模也比較大，但決不是僅靠增加反應(yīng)器數(shù)量來解決產(chǎn)能問題。企業(yè)是要算成本的，而且反應(yīng)器數(shù)量越少越有助于生產(chǎn)管理，有助于安全生產(chǎn)，其生產(chǎn)成本自然會(huì)降低。
二．什么樣的化學(xué)反應(yīng)可以使用微通道反應(yīng)器
微通道反應(yīng)器相對(duì)于傳統(tǒng)的釜式反應(yīng)器有太多優(yōu)點(diǎn)，在這里不太多闡述，并不是所有的化學(xué)反應(yīng)都可以用微通道反應(yīng)器來實(shí)現(xiàn)的，其反應(yīng)器通道比較小，一般是幾個(gè)毫米，因此有固體參與的反應(yīng)則很難進(jìn)行。適合微通道反應(yīng)器的反應(yīng)類型主要包括：①正常液-液均相或液-液非均相；②其次必須是快反應(yīng)的反應(yīng)體系，因?yàn)槲⑼ǖ婪磻?yīng)器的通道一般停留時(shí)間在幾分鐘，反應(yīng)太慢的則不適合；③強(qiáng)放熱反應(yīng)更適合用微通道反應(yīng)器來實(shí)現(xiàn)，通常有硝化反應(yīng)、重氮化反應(yīng)、磺化反應(yīng)、氧化反應(yīng)（液體氧化劑）等；④有危險(xiǎn)化學(xué)物質(zhì)的反應(yīng)，如用到環(huán)氧乙烷、雙乙烯酮等高危化學(xué)物質(zhì)，由于微通道反應(yīng)器可以精確控制，且反應(yīng)區(qū)持液量上限在幾百毫升，所以用該反應(yīng)器更加安全。當(dāng)然不同的化學(xué)反應(yīng)特點(diǎn)各異，但需經(jīng)過實(shí)驗(yàn)室小試實(shí)驗(yàn)從而進(jìn)一步確定其微通道反應(yīng)器的可行性。
三．工業(yè)化使用微通道反應(yīng)器要注意的問題
⒈ 進(jìn)料系統(tǒng)：隨著工業(yè)化產(chǎn)能的增大，進(jìn)料方式仍采用質(zhì)量流量泵則不太合適，而該反應(yīng)器在生產(chǎn)過程中對(duì)物料的配比要求非常嚴(yán)格，因此采用泵入式加精確流量計(jì)則十分有效。
⒉ 壓降影響：工業(yè)化產(chǎn)量大通道比實(shí)驗(yàn)室裝置要大，通道長度自然增加，因此進(jìn)料口壓頭自然增大，在泵的選型及進(jìn)料方式上必須權(quán)衡考慮。
⒊ 固體催化劑的影響:有很多反應(yīng)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(nèi)容供大家參考。
江蘇省化學(xué)化工學(xué)會(huì)微通道專業(yè)技術(shù)委員會(huì)
中國石油和化學(xué)工業(yè)聯(lián)合會(huì)-石油和化工行業(yè)連續(xù)流技術(shù)工程實(shí)驗(yàn)室
張躍
