本文關(guān)鍵詞：微化工技術(shù)研究進(jìn)展，，由筆耕文化傳播整理發(fā)布。

Oct.2007#8#現(xiàn)代化工

ModernChemicalIndustry第27卷第10期2007年10月

微化工技術(shù)研究進(jìn)展

陳光文

(中國(guó)科學(xué)院大連化學(xué)物理研究所,遼寧大連116023)

摘要:微化學(xué)工程與技術(shù)著重研究微時(shí)空尺度內(nèi)的微型設(shè)備和并行系統(tǒng)中的過(guò)程特征和規(guī)律。由于特征尺度的微型化,表(界)面作用增強(qiáng),傳遞作用較常規(guī)尺度的設(shè)備中提高了2~3個(gè)數(shù)量級(jí)。開(kāi)展微化工技術(shù)研究旨在增強(qiáng)化工過(guò)程安全性、促進(jìn)過(guò)程強(qiáng)化和化工系統(tǒng)小型化,提高能源、資源利用效率,達(dá)到節(jié)能降耗之目的;其成功開(kāi)發(fā)與應(yīng)用將對(duì)化學(xué)化工領(lǐng)域產(chǎn)生重大影響。本文將討論微化學(xué)工程與技術(shù)的最新研究進(jìn)展。

關(guān)鍵詞:微化工技術(shù);微型化;微反應(yīng)器;微混合器;微換熱器;過(guò)程強(qiáng)化中圖分類(lèi)號(hào):TQ016;TQ-9

文獻(xiàn)標(biāo)識(shí)碼:C

文章編號(hào):0253-4320(2007)10-0008-06

Advanceandprospectofmicrochemicalengineeringandtechnology

CHENGuang-wen

(DalianInstituteofChemicalPhysics,ChineseAcademyofSciences,Dalian116023,China)

Abstract:Microchemicaltechnologyisanewdirectionoriginatingintheearly1990s.Thistechnologyfocusesonthestudyofthechemicalengineeringprocesspropertiesandprinciplesofthemicrochemicaldevicesandmicrochemicalsystems.Becauseofthesmalldimensionofthemicrodevices,thespecificsurfaceareaincreases,thesurfaceeffectisenhanced,andtheeffectoftransportation(flow,heattransferandmasstransfer)leadtoaremarkableincreaseoftransferrates,whichexceedthoseofconventiona-lsizeddevicesby2-3ordersofmagnitude.Theapplicationofmicrochemicaltechnologycanimprovegreatlytheefficiencyofsystemsanddiminishtheirvolumesandweights.TheapplicationofmicrochemicaltechnologywillmakeagreateffectonthewholefieldofchemicalEngineering.Therecentadvanceonmicrochemicalengineeringandtechnologywillbediscussedinthispaper.

Keywords:microchemicaltechnology;miniaturization;microreactor;micromixer;microheater;processintensification

微反應(yīng)器是指流體流動(dòng)通道特征尺度在數(shù)百微米范圍的反應(yīng)器。微通道內(nèi),流體以微米級(jí)厚的薄層相互接觸,可實(shí)現(xiàn)快速微觀混合;同時(shí)流體與反應(yīng)器壁間有很大的接觸面積,可顯著提高換熱效率。對(duì)由混合、傳遞控制的反應(yīng)過(guò)程,混合和傳質(zhì)、傳熱的高度強(qiáng)化能夠顯著提高反應(yīng)速率,同時(shí)提高反應(yīng)選擇性。通道特征尺度小于火焰?zhèn)鞑サ呐R界尺度以及微反應(yīng)器內(nèi)的小反應(yīng)物持有量,因而微反應(yīng)器具有內(nèi)在安全性,將其應(yīng)用于強(qiáng)放熱及易燃易爆的反應(yīng)過(guò)程,能顯著提高反應(yīng)過(guò)程的安全性,并實(shí)現(xiàn)連續(xù)生產(chǎn)。由于微反應(yīng)器結(jié)構(gòu)的模塊化,可實(shí)現(xiàn)直接放大,推進(jìn)實(shí)驗(yàn)室成果的實(shí)用化進(jìn)程。

微化工技術(shù)是20世紀(jì)90年代初興起的多學(xué)科交叉的科技前沿領(lǐng)域,是集微機(jī)電系統(tǒng)設(shè)計(jì)思想和化學(xué)化工基本原理于一體,并移植集成電路和微傳感器制造技術(shù)的一種高新技術(shù),涉及化學(xué)、材料、物理、化工、機(jī)械、電子、控制學(xué)等各種工程技術(shù)和學(xué)

收稿日期:2007-09-29

科。微化學(xué)工程著重研究時(shí)空特征尺度在數(shù)百微米和數(shù)百毫秒以內(nèi)的化工微型設(shè)備和并行分布系統(tǒng)的設(shè)計(jì)、模擬、生產(chǎn)和應(yīng)用等過(guò)程的基本特征和規(guī)律。

由于微反應(yīng)技術(shù)具有強(qiáng)的傳熱和傳質(zhì)能力,可大幅度提高反應(yīng)過(guò)程中的資源和能量的利用效率,減小過(guò)程系統(tǒng)的體積或提高單位體積的生產(chǎn)能力,實(shí)現(xiàn)化工過(guò)程強(qiáng)化、微型化和綠色化。微化工技術(shù)的發(fā)展將會(huì)對(duì)化學(xué)化工領(lǐng)域產(chǎn)生相當(dāng)?shù)挠绊慬1-5]。

1 過(guò)程強(qiáng)化原理

微化工技術(shù)思想源自于常規(guī)尺度的傳熱機(jī)理。對(duì)于圓管內(nèi)層流流動(dòng),管壁溫度維持恒定時(shí),由公式(1)可見(jiàn),傳熱系數(shù)h與管徑d成反比,即管徑越小,傳熱系數(shù)越大;對(duì)于圓管內(nèi)層流流動(dòng),組分A在管壁處的濃度維持恒定時(shí),傳質(zhì)系數(shù)kc與管徑成反比(公式(2)),即管徑越小,傳質(zhì)系數(shù)越大。由于微通道內(nèi)流動(dòng)多屬層流流動(dòng),主要依靠分子擴(kuò)散實(shí)現(xiàn)

基金項(xiàng)目:國(guó)家自然科學(xué)基金(20490208,20676129)、863計(jì)劃(2006AA05Z233)和北京理工大學(xué)爆炸科學(xué)與技術(shù)國(guó)家重點(diǎn)實(shí)驗(yàn)室開(kāi)放基金

(KFJJ06-1)共同資助

(),男,,,,

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