科创中国

行业领域

新材料技术

需求背景

在我国大化工以石油化工和煤化工为代表的大型化工企业均采用连续流化学反应器，该技术比较成熟，具有生产规模大、自动化水平高、质量稳定、安全可控等优点。但因投资规模大，对自动化、工程化水平要求高，合成工艺条件控制严格等要求，一般小企业无法达到相应的投资条件和专业技术条件，而无法实现。

需解决的主要技术难题

通常的连续流反应器适用于单线产量3000吨-5000吨的大规模生产。而精细化工产量小，工艺复杂，存在具有强放热反应特点的危险工艺安全问题。常规的连续流反应器不能适用于精细化工的生产，国内精细化工厂大多数采用釜式反应设备，且是批次间歇式生产方式，存在泄漏点多，转化率低，系统物料量大，自动化程度低，三废量大，系统安全风险高的特点。美国道康宁公司把连续化思路引入到精细化工行业，开发了微通道反应器。预测这将是化工行业发展的趋势及要求。

微反应器最显著的特征是流体通道尺寸很小，通常在微米级，最大不超过1毫米，因此微反应期器的流动过程具有许多特点，比如传递距离短、比表面积大、混合时间短、反应条件均一等。得益于微尺度效应、微反应器相对于常规工业反应器，均相混合或者液-液分散尺度要小1-2个数量级，传热、传质系数要高2-3个数量级，空速要高1-2个数量级，这为化工生产的高效率、低能耗和过程安全奠定了基础。然而，微小尺寸带来诸多优势的同时，也注定微反应器内部体积较小，一般都在毫升级别，这就产生了一个问题：单个微反应器的通量很小，一般都在毫升/分钟或微生/分钟级别，鲜有超过100ml/min的微反应器报道。与此同时，由于流速的限制，过低的流速会降低传热和混合效率，而过高的流速则会引发过大的压降，这就导致了目前的大部分微反应器只能适用于原料处理量较小或者快速反应的场合。目前微反应器的工业放大主要采用平行数目放大的方式，但是经过研究者大量研究后发现数增放大依然存在一些困难，怎么实现成千上万个微反应器的流量均布？怎么对每一个反应器产物进行分析检测？以及反应器复杂系统的故障诊断和检修等。

期望实现的主要技术目标

1.危险化学品的在线量下降一个数量级；

2.较釜式反应设备收率提高3~10%，成本下降10~40%

需求解析

解析单位：“科创中国”新材料产业科技服务团（中国颗粒学会） 解析时间：2023-10-13

杨柳

中国颗粒学会

研究员

综合评价

套管式反应器的辐射剂量常用单位水量所接受的辐射功表示，被处理水一般为有压流，封闭套管式反应器的灯管的更换一般比较复杂，更换灯管时要停水，因此还要设置备用系统并配备相应的管道阀门。由于系统比较复杂，所以封闭套管式反应器往往规模不大，但比较适用于中小型紧凑的供水设施如纯水供应消毒、管道直饮水消毒和临时消毒灯情况，或用于有必要采用压力系统以及消毒器不能安装在明渠上方使用的情况。在某些情况下，也有将套管式反应器造成组合模块形式，使于设备的检修、更换和扩充。

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