微通道反应器可以显著提高物料的传质传热效果,缩短反应时间,提高产品收率,而且安全、节能、环保,因而在化工、医药、染料及农药等行业都受到了广泛关注。
但是在实验进程中,停留时间不够,导致原料没有反应*。这种情况应该怎么办?
1 提高反应温度
间歇反应釜的最佳反应条件是与反应釜相匹配的。工业反应釜的体积大,一次处理的物料量多,因此传质效果不好,单位时间内分子间的有效碰撞次数少,因而反应速率比较慢。
2 提高反应物浓度
反应速率除了与分子的平均动能有关,还与单位体积内反应物分子的数量有关,反应物浓度越高,越有利于反应的发生。但在间歇反应釜中,有时候却会选择相对较低的反应物浓度,主要是从以下几个方面考虑:
(1)控制反应速率。如前所述,在间歇反应中,有时候因换热跟不上或者搅拌不均匀,容易造成局部过热,从而发生结焦或其他副反应,影响产品选择性和收率。这时,采用较低的反应物浓度就是比较明智的选择,但相应地也要付出反应时间长的代价。
(2)避免发生二次反应。除了结焦,较高的反应物浓度还容易导致二次反应的发生,比如过硝化、过氧化等等,为避免非目的产物的生成,往往也需要对反应物的浓度进行调整。
(3)利用溶剂换热。有些溶剂除了对反应物起到分散作用,本身也具有良好的吸热能力,因此是很好的换热介质,比如浓硫酸在硝化反应中就常常同时起到催化剂和换热介质的作用,这时也会加大溶剂的量,从而降低反应物的浓度。
3 降低流量
如果通过提高反应温度和反应物浓度的方法均不能有效缩短反应的停留时间,使反应*,那这个时候就可以尝试在其他条件不变的情况下降低物料的流量。
4 增加盘管或反应片
通过前面介绍的三种方法,大多数反应过程停留时间不够的问题应该都能得到有效解决。但对于个别的特殊反应,在尝试以上三种方法均无果的情况下,则只能考虑提高反应器的持液量,即增大反应器的容积。通常采取的措施是先在微反应器出口连接一段盘管,使反应体系在盘管中继续发生反应,然后对盘管出口的物料进行分析检测。如果分析结果显示停留时间的延长确实有助于原料的转化,可以使反应更*,那这时则可以根据实际所需的停留时间,定制反应片数更多的微反应器,或者直接将两台或多台微反应器串联使用。