微反应器

起的微化工技术;不是现有反应器的简单缩小,而是融合了材料技术、微细加工技术、传感器技术和控制技术等各种要素技术的新的综合系统之一03,4第一届“微通道和微小型通道国际会议”限定微通道特征尺度在10μm~3.00mm内微化工技术着重研究时空特征尺度在数百毫秒和数百微米范围内的微型设备和并行分布系统中的过程特征和规律微反应器是指以反应为主要目的,以一个或多个微反应器为主,同时还可能包括有微混合、微换热、微分离、微萃取等辅助装置以及微传感器和微执行器等关键组件的一个微反应系统1.3微反应器的主要特征1.大比表面积强化了传质、传热缩短了扩散时间,实现流体间的快速均匀混合以及等温操作通道内作用力主要为:界面张力,粘性应力以及毛细管力2.独特的流动行为流体流动通常属于层流具有很强的方向性、对称性和高度有序性具有窄的停留时间分布和均匀的传质过程便于对过程进行精确的理论描述和模拟3.催化剂的高通量筛选催化剂用量少,操作连续、安全适用于含有毒物质、易爆、危险的反应4.无放大效应通过集成众多的反应器可以处理大批量的原料节省从实验室研发到工业过程的时间和成本1.4通道设计复杂的微系统A-微通道截面积;△p-微通道压降;CR-微通道几何系数;η-流体粘度;L-微通道长度U—微管道湿润周长,P0—泊肃数圆形的几何系数最小,但存在刻蚀困难的问题,所以微通道通常是矩形或梯形的;常采用宽高比为1:10的矩形截面结构通道长度只需满足管道中流体的相互混合即可,一般不小于1mm;为忽略流体的入口效应,入口通道长度一般大于300μm1.5微反应器内的反应过程适用于微反应器内的反应过程有三种:第一类:瞬间反应,反应半衰期小于1s,这类反应主要受微观混合效果控制。第二类:快反应,反应半衰期介于1s~10min之间,处于传质过程和本征动力学共同控制区域。第三类:慢反应,反应半衰期大于10min,处于本征动力学控制区域。