微通道反應(yīng)器流道結(jié)構(gòu)怎么選?流道結(jié)構(gòu)是選擇微通道反應(yīng)器的重點(diǎn)考量因素之一，而選擇流道結(jié)構(gòu)則是一個(gè)復(fù)雜的工程，在為特定反應(yīng)選擇最合適的流道結(jié)構(gòu)時(shí)，需要綜合考慮反應(yīng)特性、工藝目標(biāo)、反應(yīng)設(shè)備能力等諸多因素，具體選擇微通道反應(yīng)器流道結(jié)構(gòu)的考量因素如下：

1.反應(yīng)速度

反應(yīng)有多快?是選擇流道結(jié)構(gòu)的重要依據(jù)，對(duì)于快速反應(yīng)、中速反應(yīng)，以及慢速反應(yīng)，要做好區(qū)分，選擇不同樣式的流道結(jié)構(gòu);

快速反應(yīng)，指秒級(jí)到毫秒級(jí)反應(yīng)，例如沉淀反應(yīng)、快速偶聯(lián)等。這幾類反應(yīng)受到傳質(zhì)速率控制，混合速度直接決定產(chǎn)物粒徑和分布，必須選擇高效混合結(jié)構(gòu)流道，如：交錯(cuò)人字形結(jié)構(gòu)、三維螺旋通道、聚焦流結(jié)構(gòu)等;

中速和慢速反應(yīng)，指分鐘級(jí)和小時(shí)級(jí)反應(yīng)，例如多種有機(jī)合成。這一類反應(yīng)受本征動(dòng)力學(xué)控制，需要足夠的停留時(shí)間?？梢赃x擇直通道、曲線流道、菱形流道等結(jié)構(gòu)，通過控制流道長度來提供足夠的反應(yīng)時(shí)間。

2.反應(yīng)相態(tài)

反應(yīng)物和產(chǎn)物，以及催化劑的相態(tài)，也是選擇流道結(jié)構(gòu)的要考慮的出發(fā)點(diǎn);

液液均相反應(yīng)是最為常見的情況，重點(diǎn)要考慮混合效率;

氣液多相反應(yīng)，例如氧化、氯化。則要重點(diǎn)考慮相間接觸面積和傳質(zhì)效率，可以選擇特殊進(jìn)口結(jié)構(gòu)，如T型或Y型接頭，用來產(chǎn)生氣泡或液滴。流道結(jié)構(gòu)則建議選擇內(nèi)部有分割結(jié)構(gòu)的流道，例如中國節(jié)流道、心形流道，流道可以切割和擾動(dòng)流體，更新相界面;

氣液固多相反應(yīng)，例如需要固載催化劑的加氫反應(yīng)，建議選擇固定床結(jié)構(gòu)，或是壁面涂覆催化劑的流道結(jié)構(gòu)。

3.熱效應(yīng)

熱效應(yīng)也是選擇流道結(jié)構(gòu)時(shí)，要重點(diǎn)考慮的因素，流道結(jié)構(gòu)的傳熱效率比混合效率更重要，對(duì)于強(qiáng)放熱或強(qiáng)吸熱反應(yīng)，例如硝化、氫化、磺化等反應(yīng)。這類反應(yīng)需要精確控溫，從而避免飛溫或副反應(yīng)，這就需要流道結(jié)構(gòu)具備極佳的傳熱性能，建議選擇選擇比表面積大的流道結(jié)構(gòu)，如中國節(jié)流道、心形流道等截面的并行窄的流道，以確保能快速交換熱量。

4.流體性質(zhì)

流體性質(zhì)也是選擇流道結(jié)構(gòu)的重要因素，要考慮流體的粘度、密度、擴(kuò)散系數(shù)等，對(duì)于含固體顆粒或高粘度流體，則必須考慮流道抗堵塞能力，避免使用通道過窄或內(nèi)部結(jié)構(gòu)過于復(fù)雜的流道，建議優(yōu)先選擇通道尺寸較大、流道平滑的結(jié)構(gòu)，例如直通道或三維螺旋通道。

5.系統(tǒng)壓降

系統(tǒng)能承受多大的壓降?需要重點(diǎn)考慮，對(duì)于復(fù)雜的流道結(jié)構(gòu)，會(huì)產(chǎn)生更大的壓降，需要更高功率的進(jìn)料泵，這就會(huì)增加能耗和操作成本，所以建議在滿足反應(yīng)工藝要求的前提下，優(yōu)先選擇壓降低的結(jié)構(gòu)，例如直通道。

6.產(chǎn)物選擇性

指對(duì)產(chǎn)物選擇性的要求，如果遇到反應(yīng)有連串副反應(yīng)，要求所有物料分子具有相同的停留時(shí)間，則需要極窄的停留時(shí)間分布，建議選擇樹狀或分形流道，這類流道結(jié)構(gòu)實(shí)現(xiàn)流量的完美均分，要避免有明顯死區(qū)或回流的結(jié)構(gòu)。

7. 產(chǎn)業(yè)化放大

如果有產(chǎn)業(yè)化放大需求，也要重點(diǎn)考慮流道放大的可行性和放大成本，對(duì)于小試科研研究，可專注于高性能的復(fù)雜結(jié)構(gòu)，例如人字形、心形、3D螺旋等流道結(jié)構(gòu)，不用太多考慮加工成本。但如果是工業(yè)化生產(chǎn)，則建議選擇易于加工且加工成本較低的流道結(jié)構(gòu)，例如菱形、直通道、樹狀結(jié)構(gòu)流道。

以上就是選擇微通道反應(yīng)器流道結(jié)構(gòu)的主要考量因素，選擇流道結(jié)構(gòu)時(shí)，要明確一個(gè)核心思想，沒有“最好”的流道結(jié)構(gòu)，只有“最適合”特定反應(yīng)體系的流道結(jié)構(gòu)。建議在最終決策前，與微通道反應(yīng)器廠家做好交流溝通，要先盡可能通過上機(jī)實(shí)驗(yàn)來確定流道是否適合。