微通道反應器基本上都采用連續操作的方式,在均相體系中,小通量的微通道和毛細管微反應器內的流動(dòng)以層流為主,而大通量的幾種微反應器內可以在較高的流速下獲得湍流。在非均相流動(dòng)體系中,隨著(zhù)不互溶流體的引入,微反應器內產(chǎn)生更為豐富的氣/液、液/液、氣/液/液等多相流流型。與傳統的開(kāi)放空間式的反應器不同,微反應器內的流體處于一個(gè)受限的空間內,在微通道的結構、浸潤性和流體相含率的共同作用下,微反應器內產(chǎn)生了兩相層流、液(氣)柱流、液滴(氣泡)流、環(huán)狀流等豐富的流型,同一設備內的不同流型主要受設備結構、相比、Ca數、We數等因素影響。而不同的流型帶來(lái)了不同的流場(chǎng)情況,這對于反應過(guò)程的影響是十分顯著(zhù)的,在微反應器內因為相界面對流體的分割作用和微通道對于流體的摩擦作用的存在,使得微反應器內存在強烈的內循環(huán)和二次流流動(dòng),這對于強化反應物的混合是十分重要的。
微通道反應器內的流體分散和混合尺度都在微米量級，相對于傳統設備內多尺度的流動(dòng)、混合狀態(tài)，微反應器內的分散尺度更為均一，這也是得益于微反應器內取消了攪拌設備,代之以更為溫和的微結構來(lái)完成流體的破碎和混合過(guò)程。研究結果表明,在微通道內可以獲得多分散性因子小于2%的單分散乳液流和氣泡流。另外通過(guò)合理設計微結構的排列方式,還可以獲得復雜的雙乳液和多乳液結構，這使得微反應器對反應物的存在狀態(tài)更為可控。微反應器多使用連續操作的模式，在流動(dòng)狀態(tài)上微反應器內的流動(dòng)較為接近平推流,特別是在液柱流、液滴流等流型下,反應器內的軸向擴散作用被極大地削弱,這使得反應時(shí)間可以得到的控制。微反應器內的反應時(shí)間一般在毫秒到秒的量級,快反應可以在微反應器內完成,但對于慢反應在微反應器內的應用還有待于深入研究。微小的反應體積帶來(lái)的另一個(gè)優(yōu)勢就是從開(kāi)車(chē)到反應系統穩定的時(shí)間被大幅縮短。
