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微反应器在强放热和快速反应实验上的应用
来源: | 作者:elitrade | 发布时间: 2023-08-29 | 162 次浏览 | 分享到:

微通道反应器是采用精密加工技术制造的特征尺寸在10 ~ 300微米之间的微反应器。微反应器的“微”并不意味着微反应设备的外部尺寸小或产品产量小,是指工艺流体的通道处于微米级。连续流反应器可以包含数千万个微通道,因此也可以实现高产量。


微通道反应器可以为包含多级方案在内的反应提供安全操作方式,否则就会形成涉及不稳定中间体的化学品 (副产品)。这一点已通过采用液压泵吸微反应器进行连续重氮盐形成/氯化反应得到解释,其中观测到产率有显著提高 (大约 15%~20%),这得益于其强化的传质换热作用。


这也表明微反应器在合成重氮盐方面的优势,因为重氮盐对电磁辐射和静电力敏感而反过来促进其快速分解。微反应器使得在传统宏观反应器和批次生产中通常不可能实现的连续流合成变得容易。


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与传统的反应器相比,微反应器具备的一个关键特征是其相对较大的比表面积。微反应器的比表面积可以达到 2×104 m2/m3,而传统反应器一般为1000 m2/m3

表面积还可通过以下方法进一步提升:

1、在反应器空间中设置微加工的柱状或肋状结构

2、引入填充材料

3、加入高比表面积材料,例如多孔硅


值得注意的是,上述催化剂通常形成固-液非均相体系而使得在微型通道中的应用变得困难。然而在室温下用离子液体溶解催化剂后,就可以成功地形成液-液两相体系,从而方便催化剂的快速评价。


微反应器中的催化反应也可以通过引进光能等外部能量来实现功能上的扩展。例如,可以采用浇注方式将锐钛型二氧化钛薄膜植入到平面玻璃微反应器的内表面上,这样加入气态氧就可显著提高其光催化功能。


因为可以通过完美的设计获得短的渗透路径长度,用于光催化反应的平面芯片微反应器有潜力进一步提升照射到反应物和催化剂的联动应用 (增加空间均匀性和降低衰减)。


上述微反应器的理想制作材料有Pyrex玻璃、无定形含氟聚合物或石英;而其中石英最受青睐的原因是,它既能适用于较高运行温度,与Pyrex玻璃相比又能在更低紫外线波长下有更低的光衰减。


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