微反应器的应用

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微反应器的缺陷-------------------------------------------------------------21
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➢什么是微反应器
✓ 微反应技术是一种将微结构内在的优势，应用到化学过程的技术和方法，体现 这种技术的设备称为微反应器（microreactor）。 ✓ 这些微反应器都有一个根本特点,那就是把化学反应控制在尽量微小的空间内, 化学反应空间的尺寸数量级一般为微米甚至纳米。
微反应器 简介
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-哈尔滨工业大学 -化工学院 -高分子材料与工程专业
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姓名：蔡志明 爱好：收集资料，写论文
姓名：魏朝堂 爱好：收集资料，制作论文
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组员介绍
姓名：李嘉文 爱好：制作PPT
姓名：朱志琦 爱好：展示PPT
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目录
1 微反应器的概述-------------------------------------------------------------04
2 微反应器的分类-------------------------------------------------------------07 3 微反应器的特征-------------------------------------------------------------12
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微反应器的应用-------------------------------------------------------------13
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由于微反应器的反 应体积小，传质传热速率 快，能及时移走强放热化 学反应产生的大量热量， 从而避免宏观反应器中常 见的“飞温”现象;适用 于易发生爆炸的化学反应。
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➢低温反应及金属有机化学反应
有机化学中有不少反应, 要求在零下数十度甚至更低温度进行。其中很多是金 属有机化学反应。这一点在实验室不难实现, 在生产上就比较难以实现, 即使采用 内加盘管的反应罐往往也需要很长时间才能完成加料, 更不用说设备投资和能耗问 题。对这一大类反应, 微反应器技术大有用武之地。如：一个金属有机化合物的加 成反应，如下：
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➢低温反应及金属有机化学反应
比较下表中的数据可以看出,常规500mL反应瓶中-40℃反应0.5h,收率为88%;6m3 反应锅-20℃反应5h,收率降到72%;使用微反应器进行小试,在-10℃,停留时间仅10s,
因收率此达可9以5%推;而断且出这可一以条件看放出大, 常到生规产需规要模在后很收低率温仍度然有下9进2%行。的反应, 用微反应器在 室温或稍低于0 ℃即可进行,且收率还有所提高。或者, 在同等温度条件下, 反
➢液液相微反应器
在液相反应中，反应液体呈层流状态流动，扩散是传质的主要途径，因此影响液 液相反应的关键因素是充分混合，为此以下两种基本方式，一种是由泵输送的两种液 体分别进入各自的输送通道，然后在平行的纵向接触面上混合、扩散到发生化学反应。 另一种是将一种液体用多次脉冲的方法注射到另一种液体流中，扩散和反应发生在多 个横向接触面上。
代表：麻省理工学院RaviSrinivasao等
设计的T形薄壁微反应器，用于氨的氧化反应。 氨气和氧气分别从T形反应器两侧通道进入。 T形反应器薄壁自身就是换热器，通过变化薄 壁的制作材料改变热导率和调整厚度，可以 控制反应热的移除，从而适合放热量不同的 各种反应。
-T型气固相微反应器示意图-
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应收率大幅度提高。
因此可以推断出可以看出, 常规需要在很低温度下进行的反应, 用微反应器在室 温或稍低于0 ℃即可进行,且收率还有所提高。或者, 在同等温度条件下, 反应收率 大幅度提高。
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➢低温反应及金属有机化学反应
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➢高温反应及易失控反应
比如：精确控温防止脱羧副反应。此硝化反应的问题在于反应放热剧烈,而反应 温度又必须控制在100℃以下,否则产物会发生脱羧副反应。
液液相微反应器在结构上主要有如下两种类型。
-液液相微反应器示意图-
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➢气液相微反应器
气液相微反应系统需要有效的方法将气体扩散到液体中去，增大接触面积的同时 在整个微通道中保持扩散范围。一类是气液分别从两根微通道汇流进一根微通道,整 个结构呈T字形，即微泡罩塔反应器。另一类是沉降膜式微反应器,液相自上而下呈膜 状流动,气液两相在膜表面充分接触。
-图为常见微反应器的实物照-
aBiblioteka Baidu
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➢什么是微反应器
-微反应器层次系统-
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1 区别：
微反应器
微分离器
微混合器
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微换热器
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分类：
气固相微反应器
液液相微反应器
气液相微反应器
气液固三相微反应器
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➢气固相微反应器
气固相微反应系统是常见的 反应系统，固体是催化剂，两种或 多种气体混合物是反应物。最简单 的气固相催化微反应器莫过于壁面 固定有催化剂的微通道。复杂的气 固相催化微反应器一般都耦合了混 合、换热、传感和分离等某一功能 或多项功能。
因此可以推断出可以看出, 常规需要在很低温度下进行的反应, 用微反应器在 室温或稍低于0 ℃即可进行,且收率还有所提高。或者, 在同等温度条件下, 反
应收率大幅度提高。
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➢利用微反应器提高反应选择性
提高傅克反应单取代产物收率的反应：
因此可以推断出可以看出, 常规需要在很低温度下进行的反应, 用微反应器在 室温或稍低于0 ℃即可进行,且收率还有所提高。或者, 在同等温度条件下, 反
-微泡罩塔反应器示意图-
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-沉降膜式微反应器-
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➢气液固三相微反应器
气液固三相反应在化学反应中也比较常见,种类较 多,在大多数情况下固体为催化剂,气体和液体为反应 物或产物。气液固三相微反应系统中，既要保证在整 个反应中气体在液体中的分散，同时还要求气液固有 较大的净接触面积，另外沿着反应通道 低的压力将也是确保反应顺利进行的关 键因素。
-三相微反应器部分结构-
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几何特性
传递特性
安全特性
狭窄规整的微
通道、非常小的反 应空间和非常大的 比表面积。微反应 器及其他微通道设 备的通道特征尺寸 (当量直径)数量级是 微米级。
几何特性决定了 微反应器内流体的传 递特性，进而导致它 具有温控好、反应器 体积小、转化率和收 率高及安全性能好等 一系列超越传统反应 器的独特的优越性。