隨著社會發展與進步,人們也越來越重視環境和安全。
截止到5月1號,經不完全統計,19年化工類企業共發生19起安全事故,共造成113人死亡,.625人受傷。尤其是3月21號的響水爆炸事故, 造成了 78人死亡,566人受傷。幾百個家庭遭到破壞,成千上萬人受到影響。當地自然環境也受到嚴重破壞。
化工生產存在安全隱患,這是毋庸置疑的。化工安全潛在風險主要是由化學物質風險和工藝過程風險以及生產設備、人為操作三方面決定的。化學物質大部分具有易燃易爆的風險,反應工藝過程也不乏高壓、高毒、反應十分劇烈的高風險反應。反應設備大多為傳統釜式反應,雖然部分可實現自動化,對工人素質要求比較高,管理成本高。對于一個工廠來說,產品基本固定,工藝固定,那么原料基本上不會有太大變動,反應類型也已固定,人員素質提高也不是能一蹴而就的,所以很多企業通過管理來降低風險。相對而言設備方面可以改善的地方就比較多了。
近年來,很多專家瞄準了微通道反應器。相比于傳統釜式反應,微通道反應器是一個新興事物還很年輕,面對復雜多變、種類繁多的化工生產還有很大的局限性,但是面對越來越突出的安全環保形式,微通道反應器又發出了璀璨的光芒。在化工生產中表現出了不一般的優勢。現在簡單介紹一下應用情況。
01 應用一:硝化
硝化反應在農藥、炸藥、染料、香水以及活性藥物中間體等的合成中占有重要地位,但目前工業上普遍采用間歇式操作,其生產過程中存在放熱量大、選擇性低、危險性高、環境污染、資源浪費等問題。微反應器作為高效、安全、環保、操作性強的新型反應設備,可憑借良好的傳質、傳熱性能解決以上問題,同時可通過增加反應器數量進行處理量的放大,節省放大時間和成本。我們將反應劇烈、放熱量大、的環節放在微通道反應器中進行,單位時間內持液量小——發生意外造成的損失和風險小、放熱量容易控制,通道密封性好,耐壓高——無無組織氣體泄漏、有組織氣體容易收集、安全性高。同時依托于優秀的傳質和傳熱性能,提高反應溫度,加快反應速率。
02 應用二:重氮化反應
重氮化反應屬于危險化學反應,反應瞬時放熱大,產物易分解。傳統釜式反應需要制冷量大,能耗高,重氮鹽也需要低溫儲存,且儲存時間較長,質量不穩定,收率波動大。而微通道反應器可實現溶液、乳液、懸濁液等狀態芳胺的連續重氮化。而且大部分重氮化在微通道反應器內氨基物的重氮化反應溫度可在10-20攝氏度或者更高的室溫下進行,降低了能耗,所得到的重氮鹽外觀清澈透明,無分解物,可直接進入下一步反應。
03 應用三:烷基鋰與格氏反應
通常釜式反應面對烷基鋰或格氏反應都需要十分小心,因為烷基鋰和格氏試劑與氧氣、水、醇類能發生急劇反應,產生烷烴類物質,同時放出大量熱量,十分危險。利用微通道反應器可以杜絕生產過程中反應液與水份、空氣的接觸,降低風險。微反應器因為能實現對反應溫度精確控制、對反應物料的精確配比及瞬間混合,因此可以有效消除傳質、傳熱的限制,避免因為受熱不勻或者配比混合不勻等帶來的副反應,提高產品質量穩定性,也減小了生產風險。
04 應用四:聚合反應
聚合反應大多屬于快速強放熱過程,對傳熱傳質有很高的要求,而微反應器恰好能滿足這一要求,與釜式聚合相比,微反應器能夠提高聚合反應效率,并且可以在很大程度上避免副反應,從而降低聚合物分子量排布,改善聚合物性能。
盡管這些年微反應器在一些反應方面已經取得了比較大的成果,甚至在一些反應上完全超越了傳統釜式反應,但是微通道反應器的潛力還沒得到完全開發,未來還有很多新的方向有待探索。隨著不斷的發展,相信微通道反應器還會有更廣闊的空間。
參考文獻
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來源:豪邁化工技術