芯片反應器

芯片反應器

反應器是一種實(shí)現反應過(guò)程的設備，用于實(shí)現液相單相反應過(guò)程和液液、氣液、液固、氣液固等多相反應過(guò)程。反應器內常設有攪拌（機械攪拌、氣流攪拌等）裝置。在高徑比較大時(shí)，可用多層攪拌槳葉。在反應過(guò)程中物料需加熱或冷卻時(shí)，可在反應器壁處設置夾套，或在器內設置換熱面，也可通過(guò)外循環(huán)進(jìn)行換熱。

芯片反應器（Lab On a Chip）技術(shù)，也被稱(chēng)為微流技術(shù)，興起于20世紀末，是一門(mén)集微機電系統設計思想和化學(xué)化工基本原理于一體，涉及化學(xué)、物理、機械、電子、化學(xué)工程與自動(dòng)控制等工程技術(shù)和學(xué)科的新興反應工程技術(shù)。是現代化工技術(shù)的一個(gè)極其重要的發(fā)展方向。

芯片反應器（Lab On a Chip）技術(shù)通過(guò)特殊設計的微結構單元對流經(jīng)的反應流體進(jìn)行切割，實(shí)現反應流體間以微米級納米級的時(shí)空尺寸進(jìn)行混合和換熱。同傳統技術(shù)相比芯片反應器技術(shù)集合了反應器、混合器、換熱器等單元組件為一體,但是與傳統儀器設備相比,芯片反應器的流體通道尺寸非常?。ㄍǔ?/span>50～1000μm），比表面積非常大（可達10000～50000 m2 / m3），因此在這些微結構裝置中可實(shí)現反應物料的瞬間混合和對反應溫度的準確控制。

技術(shù)特點(diǎn)
同傳統技術(shù)相比，芯片反應器具有如下突出優(yōu)點(diǎn)：
1） 更好的傳質(zhì)傳熱
芯片反應器內，擴散距離短，比表面積大，濃度梯度及溫度梯度增加導致傳質(zhì)、傳熱推動(dòng)力的增大，從而擴大了單位體積或單位面積的擴散通量；傳質(zhì)傳熱效率較常規設備提高2-3個(gè)數量級。
2） 更高的時(shí)空收率

芯片反應器內過(guò)程強化，反應物在微反應器中能在幾十毫秒級范圍內*混合,從而大大加速了傳質(zhì)控制反應的速率?？梢杂行У叵驕p少因溫度或者反混合產(chǎn)生副產(chǎn)物，提高產(chǎn)品的轉化率及選擇性；產(chǎn)品的穩定性與一致性也大大優(yōu)于常規過(guò)程。
3） 更加安全環(huán)保
芯片反應過(guò)程密閉連續，瞬間持有量小，可實(shí)現對反應過(guò)程的準確控制；后續可以實(shí)現連續自動(dòng)化控制，當生產(chǎn)過(guò)程出現異常時(shí)，可及時(shí)停機；對于易燃易爆的高危反應，可將危害降到最小，對人和環(huán)境最大限度友好。
4） 更加經(jīng)濟節能
芯片反應裝置高度集成，反應模塊之間可根據不同需求靈活調整，占地面積小，生產(chǎn)能耗低，三廢少，有效的節省了能源及資源，大大降低了投資成本。
5） 無(wú)放大效應，轉化周期短
基于單元反應數量疊加的放大設計，可以從小試規模直接實(shí)現工業(yè)生產(chǎn)，避免了傳統工藝的放大效應，大大縮短了新工藝研發(fā)時(shí)間和新產(chǎn)品開(kāi)發(fā)周期。
在目前世界范圍資源日趨減少，環(huán)境問(wèn)題越來(lái)越嚴重的情況下，芯片反應器技術(shù)為一些危險、苛刻、環(huán)境影響嚴重的化工產(chǎn)品提供了一條*進(jìn)安全的綠色工程路線(xiàn)，為未來(lái)一些行業(yè)的發(fā)展提供了一條有潛在意義的發(fā)展方向。