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微反應系統的構成模塊有哪些,你需要了解!

 發布時間:2022-06-23 點擊量:360

以微型設備為核心構建的系統稱為微反應系統(微化工系統)。微反應系統(微化工系統)主要由物料輸送設備、微型功能設備、流體管道、溫度傳感器、流量傳感器、壓力傳感器和在線分析設備組成。


 

系統設備組成:


01

物料輸送設備
02

微型功能設備
03

流體管道
04

溫度傳感器
05

流量傳感器
06

壓力傳感器
07

在線分析設備

 

微型功能設備是其核心的組成部件,其他設備都可以使用已有的傳統設備。

 

 

功能分類

 

微型功能設備按其功能分類,可分為微換熱器、微混合器、微分散器、微反應器和微型檢測器等。

 

微換熱器是在兩種流體間進行熱量傳遞的微型設備,根據換熱方式可分為直接微換熱器和間接微換熱器。常用的是間接微換熱器,按其通道結構不同分為帶有寬而扁平流道、窄而深流道和穿透流道的微換熱器。

 

微混合器的作用是在短時間內對兩種或多種不同流體進行混合的微型設備,通常分為氣相微混合器和液相微混合器。按混合過程中是否需要提供外部動力來分類,可分為主動微混合器和被動微混合器。

 


主動微混合器主要是依靠分子擴散實現快速混合;


被動微混合器靠外部提供產生湍流的方法,如電動攪拌、超聲波等,實現物質間的快速接觸,再依靠分子擴散實現快速混合。對于高濃度或高黏體系,常常使用被動微混合器。

 

 

微分散器是指用于實現非均相體系微分散的設備,即形成微小液滴和微小氣泡的微型設備,它的作用是實現不互溶介質的快速接觸和增大非均相液體的接觸面積,按混合前物質的相態可分為氣/液微分散器、液/液微分散器和液/液/液乳化微分散器。

 

微反應器:兩種以上的物質在微混合器或微分散器上實現混合或分散的過程中,如果物質間可以發生化學反應,則該微混合器或微分散器可以叫微反應器,按照反應物相態主要分為均相微反應器和非均相微反應器。

 


由于微反應器的孔道尺寸很小,在微反應器內流體流型主要為層流,因此微反應器是基于擴散而不是湍流實現快速混合。要達到快速擴散的目的,必須讓流體形成很薄的流體層或小尺寸顆粒來減小擴散距離,這是微反應器的主要設計原理。


不同微反應器最本質的區別在于如何讓流體形成很薄的流體層或小尺寸顆粒,按照其實現方式的不同,可以將微反應器分為如下幾種:在T形結構中實現兩股支流接觸、兩股高能流體相互碰撞、讓一股流體形成多股支流注入另一股主流體中、讓兩股流體都形成多股支流再相互注入、提高流速降低垂直于流動方向的擴散長度、兩股流體形成薄層后再經多次分叉和重新組合與一股薄層流體的周期性注入。實際應用中,根據體系的需求,通常結合多種方式進行設計。

 

 


微型檢測器是指用于檢測微化工過程中溫度、濃度、壓力等實時變化的小型化設備。

 

 

 

結構分類

 

微型設備按結構分類,可分為單通道設備、多通道設備,其中單通道設備又可分為T形、Y形、十字形、水力學聚焦型、同軸型以及幾何結構破碎型等。

 

按分散介質分類,可分為微通道型、毛細管型、微篩孔型、微篩孔陣列型、微濾膜分散型、微槽分散型等。

 

歐世盛科技核心目標是研發新型過程強化設備(圖1),建立小型化、模塊化、連續化和智能化的新型化工廠,實現更安全、更環保、更高效和更經濟的生產方式,加強國家在化學工業技術的核心位置。

圖片

圖1:微反應系統設備

 

400余家涵蓋醫藥、化學中間體和聚合物領域頭部企業項目的應用歐世盛解決方案,表明微反應系統不僅可以成功應用在實際工業生產中,而且與傳統反應設備相比,在產率、生產能力、時空產率、設備投入、運營成本和環境影響等多方面都具有明顯優勢。

 

參考資料:

駱廣生,呂陽成,王凱,張吉松等,《微化工技術》化學工業出版社。

 

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