微通道反應(yīng)器可以說是這幾年最受關(guān)注的技術(shù)，我在技術(shù)交流中經(jīng)常和客戶討論這個問題，也經(jīng)常受到詢問這個技術(shù)的私信，當(dāng)然也見過很多廠家買了設(shè)備最后工藝推進(jìn)不下去的。既然這個問題最受關(guān)注那么我就從這個技術(shù)說起。

首先，我要說明的是，所有的過程強(qiáng)化技術(shù)實際上是一個流程概念而不是一個設(shè)備概念。包括微通道反應(yīng)器，它并不是一個簡單的設(shè)備，而是一個流程，這個技術(shù)其實應(yīng)該叫做微化工技術(shù)。那么這個技術(shù)給我們描繪了一個怎樣的前景呢？這里我引用一篇十多年前的文章供大家參考。

http://tech.sina.com.cn/d/2006-09-04/09511117735.shtml

當(dāng)然，這樣的科技文章夸張的成分很大，里面有多少真實的東西很難說。但是這篇文章中描繪的未來化工的愿景卻是值得我們關(guān)注的。以這篇文章做一個歸納，未來化工應(yīng)當(dāng)有以下幾個特點(diǎn)：

小型化：設(shè)備尺寸小，工廠整體占地面積小，在較小的設(shè)備空間內(nèi)達(dá)到高產(chǎn)量，這樣可以降低工廠征地成本?；どa(chǎn)甚至可以在“小作坊”內(nèi)進(jìn)行，具有更大的靈活性（如果要關(guān)停搬遷可以直接裝車運(yùn)走，哈哈）。同時設(shè)備尺寸的減小可以帶來安全性的極大提升。

連續(xù)化：連續(xù)地將原料輸入生產(chǎn)系統(tǒng)，連續(xù)地產(chǎn)出產(chǎn)品，整個過程采用自動化儀表進(jìn)行控制。盡可能的避免人工操作，減少人員傷亡的可能。未來越來越多的人不愿意從事化工行業(yè)，因此員工必然是越來越難招的，在這種情況下要找到機(jī)器代替人的方法。

高價值化：化工生產(chǎn)的產(chǎn)品將是有高附加值的材料或者中間體，產(chǎn)品附加值越高，越有利于分?jǐn)偧夹g(shù)成本，采用先進(jìn)技術(shù)。

柔性化：化工生產(chǎn)線應(yīng)當(dāng)能夠滿足多種工藝要求，方便在各種產(chǎn)品中進(jìn)行切換，設(shè)備生產(chǎn)的啟動與停止耗費(fèi)更少的資源。

當(dāng)然，一個化工流程實際上只需要滿足這四個條件中的一到兩個就有可能對現(xiàn)有流程進(jìn)行替代，產(chǎn)生巨大的經(jīng)濟(jì)效應(yīng)。而微反應(yīng)器卻是目前來看可能同時滿足這四個條件的技術(shù)，因此，它的未來最為廣闊，受到的關(guān)注也最高。

我認(rèn)為在這四點(diǎn)中連續(xù)化是最為重要的，而且是化工工藝技術(shù)改造優(yōu)先應(yīng)當(dāng)考慮連續(xù)化的可能性。最著名的例子就是汽車工業(yè)的福特流水線，實際上可以的認(rèn)為是一種連續(xù)化工藝，生產(chǎn)效率明顯高出一臺一臺的組裝。微通道反應(yīng)器是一種連續(xù)化改造的方式，有可能是最好的方式，但不是唯一的方式。實際上很多化工過程只要進(jìn)行連續(xù)化改造就能產(chǎn)生效益。這里我舉一個浙江某染料廠重氮化反應(yīng)的例子：

我們知道，重氮化反應(yīng)是一個反應(yīng)速度非?？於曳艧岱浅×业姆磻?yīng)，一般來說我們做這個反應(yīng)采用攪拌釜來做，大致操作步驟為：

將底物投加入攪拌釜中，然后滴加亞硝酸鹽溶液進(jìn)行反應(yīng)。這個過程中滴加速度需要嚴(yán)格控制，加料過快反應(yīng)非常劇烈，溫度升高會非常明顯，導(dǎo)致整體選擇性下降。待試劑滴加完畢后再攪拌反應(yīng)一段時間，進(jìn)行放料。整個過程包括：底物投料->滴加藥劑->攪拌反應(yīng)->放料四個過程。

間歇操作下，這四個步驟反復(fù)進(jìn)行，其中底物投料與放料是輔助操作過程，這種操作會嚴(yán)重降低反應(yīng)效率。比如一個反應(yīng)釜操作四個小時，其中兩個小時在投料和放料，實際有效的反應(yīng)時間只有兩小時。同時每一次滴加藥劑就涉及到閥門的開啟關(guān)閉以及流量調(diào)節(jié)，這種反復(fù)操作可能帶來失誤概率的增高。而且批次間產(chǎn)品會有差異，一班工人操作熟練，滴加藥劑速度控制的非常好，產(chǎn)品質(zhì)量就高。換一班工人，滴加速度控制不好，反應(yīng)溫度波動大，副產(chǎn)物就多，產(chǎn)品質(zhì)量就差。

在浙江這個染料廠的技改中，他們就使用了一套連續(xù)化的系統(tǒng)，那就是采用多個釜串聯(lián)，物料連續(xù)進(jìn)入，連續(xù)采出，每一個釜內(nèi)采用一定的固定流速滴加亞硝酸鹽溶液。這個過程一旦物料進(jìn)入與采出的速度控制好后，就僅僅需要微調(diào)，甚至不需要調(diào)整。也沒有投料放料過程，整個生產(chǎn)效率大大提高了，產(chǎn)能上比同樣3個間歇釜擴(kuò)大了3倍，產(chǎn)品質(zhì)量還更加穩(wěn)定。

間歇工藝與連續(xù)工藝流程示意

在這個例子中我們可以看到，這個工藝技改優(yōu)點(diǎn)很多。而且最關(guān)鍵的是，整個技術(shù)改造并沒有使用什么高大上的技術(shù)，還是普通的攪拌反應(yīng)釜只不過操作方式進(jìn)行了改變。這個反應(yīng)能不能用微通道反應(yīng)器來做，當(dāng)然是有可能的，而且效率應(yīng)該更高，因為微通道反應(yīng)器的移熱能力更強(qiáng)。但是現(xiàn)實中不是每個單位都有資金與技術(shù)能力能夠上這樣的新技術(shù)。在技術(shù)能力有限的條件下，不必求全，只要做好一部分工作同樣也能出效益。

當(dāng)然，連續(xù)化工藝過程仍然有其大量的局限性，并不是所有流程都適合連續(xù)化改造。最主要的問題就在于連續(xù)化生產(chǎn)實際上與柔性化生產(chǎn)是矛盾的。特別是在精細(xì)化工行業(yè)中，往往對于小微化工企業(yè)，生產(chǎn)的產(chǎn)品受市場影響產(chǎn)量以及種類上都會存在變動。而連續(xù)工藝一般是一個匹配度較強(qiáng)的過程，一套工藝流程往往對應(yīng)一種產(chǎn)品或一個過程，靈活性較差。當(dāng)企業(yè)受市場影響需要生產(chǎn)其他產(chǎn)品的時候，很難直接將工藝設(shè)備進(jìn)行移值。這個與我們現(xiàn)在的間歇反應(yīng)釜不一樣，間歇反應(yīng)釜中我們可以投不同的物料進(jìn)行多種產(chǎn)品的生產(chǎn)。但是連續(xù)流反應(yīng)器在這一點(diǎn)上會受到限制，因此在推進(jìn)連續(xù)流工藝的時候，生產(chǎn)廠家一定要考慮產(chǎn)品需求是否能保持穩(wěn)定，如果需要頻繁變化產(chǎn)品類型，不能進(jìn)行穩(wěn)定生產(chǎn)，那么上一套連續(xù)流裝置效率上優(yōu)勢不大。

此外連續(xù)流化工過程，存在與其他流程的匹配問題，如果上下游流程都是間歇的，中段的流程即使是連續(xù)的，對于產(chǎn)能提高的意義也不會太大，類式于木桶原理，其他部分出現(xiàn)短板會限制整體的產(chǎn)能。這時候連續(xù)化更多的意義就是設(shè)備小型化，流程安全性方面的考慮了。

最后還涉及到儀表控制方面，連續(xù)流化工過程的儀表及控制系統(tǒng)問題目前來看還是一個薄弱點(diǎn)。主要的問題就是再一些極端工況下，儀表的準(zhǔn)確度與壽命難保證，一些國內(nèi)儀表質(zhì)量確實不敢恭維。比如說，一個反應(yīng)150℃下進(jìn)行，如果希望檢測反應(yīng)過程中的pH變化，并以此確定反應(yīng)終點(diǎn)，在這個工況下可能根本沒有儀表供我們選用。因此對于連續(xù)流的過程控制，在設(shè)計上要盡量避免在極端工況下布置檢測點(diǎn)。

關(guān)于連續(xù)流過程的基本介紹就到這里，下一講我準(zhǔn)備談一談微通道反應(yīng)器背后的原理。

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