螺紋管式微反應器常用于連續流系統。其優點主要體現在:傳質效率和傳熱效率高,返混率低,反應溫度和停留時間控制好。微結構反應器由于能改變化學反應的強度,在高溫、高壓、難以實現的工藝系統中的應用優于常規間歇式反應器。如果一個化學過程可以在單個微通道中實現,那么反應過程就可以通過簡單微通道的數量放大,達到工業化生產的規模。
根據動力學和熱力學的需要,內腔的大小,如通道的大小,可以從幾微米到幾毫米不等。在微反應過程中,有時也可以采用一些自由流動方式,如窄直徑范圍的沖擊射流。基于這一概念,微反應器不僅是由數百個微通道組成的反應器,而且是一種通過形成特殊的流體形態來促進流體傳質和傳熱的裝置。
螺紋管式微反應器可以比容器更有效地傳熱,甚至可以在高溫下按全地進行硝化等危險反應。高溫暴露時間因熱點溫度和放熱而顯著縮短。因此,由于局部溫度梯度對反應速率的影響遠小于任何間歇式反應器,因此微反應器可以進行更好的動力學研究。
微反應器的加熱和冷卻速度也快得多,工作溫度可低至-100℃。由于其優良的傳熱性能,反應溫度可能比傳統間歇式反應器高出許多。金屬有機化學中的許多低溫反應都可以在-10℃的微型反應器中進行,而不是在實驗室玻璃器皿中的-50℃~-78℃。
在反應器的結構中,流道由內外管嵌套,管之間用法蘭連接固定;通過設計不同的外徑來調節環形微通道的寬度;內管一端設有一段沿圓周分布的絲網結構,形成差分分散結構,中芯絲網結構的微孔大小控制著整個絲網結構的差分分散能力;流體通過入口進入套管空間,與通過絲網結構進入套管空間的流體混合反應后流出。
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