微反应器制备催化材料的研究进展及展望

近年来,微化工技术作为化学合成中的一个新兴领域、过程强化的有效手段,引起了人们的广泛关注。微反应器在微尺度通道下具有高比表面积/体积比、优良的传质传热性能,能够实现反应物的快速混合,对反应过程实现精确控制。概述了微通道反应器的特点。总结了近年来部分类型微反应器在制备催化材料方面的研究进展,包括撞击流微反应器、膜分散微反应器、微孔管式微反应器。同时参照微反应器近年来在工业生产中的应用实例,提出了结合计算机模拟系统,设计高效、稳定、低成本、多功能的连续流微反应器将是开发新型高性能催化材料及其工业化应用的重要保障。     

微乳液在无机材料制备中的应用

对微乳液的结构特征及制备作了概括性的介绍。微乳液作为反应介质主要由于表面活性剂的分散乳化作用,综述了微乳液在无机材料制备中的应用。     

微通道反应器工艺技术的应用进展及发展前景

微通道反应器是微化工技术的核心,它的特点是在微小的受限空间内完成既定的化学反应。通过比较传统的釜式反应器,阐释了采用微反应器的可行性及必要性,说明该项工艺技术的应用进展,并表明其具有较好的发展前景。     

微反应器技术在精细化工中的应用

近年来,微反应器技术已逐渐成为国际精细化工技术领域的研究热点。该文介绍了微反应器技术的最新研究进展;通过分析微反应器的内在结构特征,阐明了微反应器技术的特殊优势;分析了微反应器适合的化学反应类型;列举了大量微反应器技术应用的成功范例;通过微反应器技术和常规反应器技术的比较,说明了微反应器技术在精细化工领域的巨大价值和动人前景。     

陶瓷基微反应器制备的研究进展

微反应器中亚毫米级的流体通道具有高效的传质传热效应,使其能够强化反应过程。随着微细加工技术的发展,制备出了耐高温耐腐蚀的陶瓷基微反应器,适用于更严苛的反应条件,然而陶瓷基微反应器的制备存在微结构成型工艺复杂、密封难度较大等问题。本文主要介绍不同陶瓷材料微反应器的制备工艺,重点论述陶瓷基微反应器制备过程中常规微加工技术的优化和新型微加工技术的引入,对比这些技术对微结构成型的改善效果。列举常用的陶瓷微通道密封连接方法,概述其特点和适用范围。并提出在陶瓷基微反应器制备的后续研究过程中,应注重陶瓷基微反应器制备的成功率和新技术的开发,完善陶瓷基微反应器的性能,将陶瓷基微反应器引入到更广泛的应用体系中。     

微反应器研究及展望

综合概括了微反应器(微通道反应器)的基本概念,把微反应器与其他微通道设备相区别;从化学反应工程的角度按气固相催化微反应器、液液相微反应器、气液相微反应器和气液固三相催化微反应器等类型对各种新型微反应器予以简略而突出的介绍;从其几何特性出发系统而深入地阐述了微反应器具有的一系列超越传统反应器的独特优越性;简略介绍了微反应器的制作、研究现状和展望。     

微反应器技术在Fischer-Tropsch合成中的应用进展

微反应器可以通过改善传质和传热而强化反应过程,为Fischer-Tropsch 合成技术的发展提供了新的机遇。 本文简要回顾了微反应器的研究及发展过程,从微反应器的本质特点着手,介绍了微反应器技术在 Fischer-Tropsch 合成中的应用进展。Fischer-Tropsch 合成微反应器结构经历了从单通道、多通道、复合通道结构 的研究过程,催化剂也开发有填充型和涂覆型两类。根据微反应器的特点,催化剂开发也取得了显著进步,与 传统催化剂相比,微通道催化剂的活性可以达到固定床的8～10 倍。反应器模型和数值模拟工作可以辅助实验 研究,提供温度、浓度、压力等分布参数,有利于反应器设计。最后介绍了目前微反应器Fischer-Tropsch 合成 技术的中试及工业应用情况。通过对上述内容的总结,对微反应器Fischer-Tropsch 合成研究和发展进行了展望。     

微通道反应器在芳香化合物硝化反应中的应用进展

芳香化合物的硝化是常用的生产单元,采用传统釜式反应器进行硝化反应存在放热量大、选择性低、浪费资源、污染环境、存在安全隐患等问题.微通道反应器具有优良的传热、传质性能,可有效解决传统釜式反应器存在的问题,是一种安全、环保、高效的新型反应设备.综述了微通道反应器在芳香化合物硝化反应中的应用进展,包括以苯型芳香烃为底物的硝化...     

微反应器在酰胺化工业中的应用

自然科学与工程技术发展的一个重要趋势是向微型化迈进,微反应器以其独特的优势越来越引起重视,开始在越来越多的领域得到应用.针对甲苯法生产己内酰胺的过程中酰胺化反应存在收率低问题,从对酰胺化反应机理研究入手,研究了应用微反应器来进行酰胺化优化,达到提高产品质量、降低消耗、提高效益的目的.     

利用微通道反应器制备纳米粒子的最新研究进展

微通道反应器具有传递性能好、混合时间短、可实现流体间的快速均匀混合等特点,为采用液相化学法制备纳米颗粒创造了极其理想的条件.简要介绍了近几年国内外采用微通道反应器制备纳米粒子所取得的一些研究成果.     

无机功能材料合成工艺研究进展

从探索新材料与开发新工艺的角度出发，综述了一系列无机功能材料（氧化锌、硫化锌、铌酸锂、铜盐、镁盐）的制备方法、合成机理与应用前景。采用液相法通过设计新颖的合成工艺并合理调控材料颗粒的微观生长环境，实现了对材料形貌、尺度和性能的优化，促进了材料的规模化生产。对影响产品性能和形貌的关键因素，如反应物的种类、反应温度、水热及室温条件的选择、晶体形貌控制剂的选择等进行了详细的阐述。液相法工艺操作简单、环境友好，是无机功能材料合成的最佳途径。     

微型反应器中催化剂载体的选择和应用

形状规则的微通道是微型反应器最重要的组件,而陶瓷、不诱钢和FeCrAl是制造微通道常用的材料.评述了3种材料在微型反应器中的选择和应用,并指出优缺点,同时分析涂层和催化剂的形貌、特征及黏附性.     

微反应器内聚合物合成研究进展

微反应器作为化学工程学科的前沿和热点方向,逐渐成为聚合物合成的新装备、新工艺与新产品开发的重要平台,得到学术界和产业界的广泛关注。微反应器可实现可控的多相微尺度流动,能够强化聚合反应中的混合、传质和传热过程,严格控制反应时间,实现反应单元的模块化组合。与传统搅拌反应器相比,这些特点使得微反应器在控制聚合物分子量分布,简化反应环境,提高反应选择性,调节聚合物分子结构和宏观形貌等方面展现出了一定优势。本文全面综述了聚合物合成微反应器理论和技术的研究进展,并在新过程和新产品开发、反应动力学测量、微尺度基础研究和反应器放大等方面进行了展望。     

A CFD study on the effect of the characteristic dimension of catalytic wall microreactors

A three‐dimensional computational fluid dynamics study of the steam methane reforming (SMR) in microreactors is presented. Emphasis has been made on investigating the effects of the characteristic dimension (d: 0.35, 0.70, 1.40, and 2.80 mm) on the performance of two microreactor geometries: square microchannels and microslits. Results have shown that for both geometries the SMR conversion decreases markedly as d increases. Conversely, the microchannels provide a methane conversion slightly higher than that of the microslits. The different performance of the microreactors is only partially due to the different surface‐to‐volume ratio. Pronounced transverse temperature and concentration gradients develop as the characteristic dimension increases especially for microslits in the first half of the reactor. Therefore, external transport limitations can affect the performance of microreactors for SMR, although the characteristic dimensions are of the order of very few millimeters. © 2011 American Institute of Chemical Engineers AIChE J, 2012     

微反应器在聚合反应中的应用

微反应器因其良好的混合和传热性能近年来开始应用到聚合反应中,并表现出巨大潜力。本文对微反应器在自由基聚合、离子聚合和逐步聚合中的应用进行了系统综述。相比于传统的釜式反应器,微反应器可以更好地调节聚合产物分子量和分子量分布、控制共聚组成和分子结构。在强放热聚合反应中,利用微反应器可以获得窄分子量分布的聚合产物;在扩散控制的聚合反应中,利用微反应器可以大大缩短反应所需时间。微反应器在聚合反应领域中的拓展依赖于对反应机理和微反应器特点的深入理解,相关的基础研究将成为这一领域发展的关键。     

降膜微反应器中CO_2化学吸收过程传质行为

Gas phase mass transfer in falling film microreactors (FFMRs) with the absorption of CO₂ into aqueous solutions of NaOH was investigated. The overall gas-phase mass transfer coefficient increases with NaOH concentration, but decreases as the concentration of CO₂ increases. There exists an entrance effect, hindering the mass transfer, which is caused by the dead volume for gas-phase flow in the gas chamber in FFMRs. The entrance effect has a larger impact in a shorter FFMR owing to the relatively large dead volume with respect to that of gas chamber. A decrease in the depth of gas chamber facilitates the mass transfer process. Therefore, the gas-phase entrance or geometry of the gas chamber should be designed appropriately to reduce the entrance effect and improve the mass transfer.     

聚合物/无机杂化纳米复合材料制备方法的研究进展

聚合物/无机杂化纳米复合材料是纳米材料发展的一个重要方向。简述了纳米粒子对聚合物纳米复合材料的力学性能和功能特性的影响,介绍了聚合物/无机杂化纳米复合材料的制备方法及应用,并对其研究进行了展望。     

无机水合盐相变材料过冷度抑制方法的研究进展

无机水合盐相变材料具有较高的相变潜热、原料易得、安全性高等优点,在未来中低温储能领域有巨大的应用潜力,但其在相变过程中易出现“过冷”与“相分离”等现象,严重影响了其热稳定性能,相关问题可通过添加成核剂、增稠剂进行解决。但无机水合盐在液态下会发生泄漏,需要将其限制在一定区域内。通过多孔材料吸附、微胶囊化等方法可以对无机水合盐相变材料进行封装,多孔材料如膨胀石墨、膨润土、泡沫金属等可以吸附无机水合盐,防止其相变过程发生泄漏。微胶囊包覆则是通过将相变材料微胶囊化封装在壳材内,常用壳材包括聚甲基丙烯酸甲酯、三聚氰胺?甲醛树脂或聚脲树脂等,此外,无机SiO2壁材也是常用的材料。通过吸附封装或者微胶囊化,可以将无机水合盐相变材料限制在一定区域内,提高无机水合盐相变材料的分散性能,降低其过冷度、改善相分离现象,进一步提高无机水合盐相变循环的热稳定性,是解决无机水合盐相变材料在相变过程中渗漏问题的有效方法。本工作综述了无机水合盐相变材料过冷、相分离问题的研究现状,总结了采用多孔材料吸附和微胶囊化抑制或解决无机水合盐过冷度的研究进展,并对今后无机水合盐储能应用研究提出了建议与展望。     

无机材料在酶固定化中的应用

综述了近年来无机材料在国内外酶固定化研究中的应用,着重介绍了载体材料的表面处理方法及相应的酶固定化方法,并对无机材料在酶固定化中的应用作了展望。     

无机介孔材料的合成研究新进展

综述了无机介孔材料的制备方法,包括软模板法和硬模板法,并对硬模板法包含的液相浸渍法、化学气相沉积法(CVD)、固相研磨法、超声波辅助法进行了详细阐述,展望了硬模板法合成介孔材料的前景。