微通道连续流作为一种新兴的化工生产技术,可以大幅提高生产效率和产品质量,同时降低能耗和废物排放,在精细化学品合成领域展现出显著的技术优势。但当前国内微通道连续流工艺的应用仍处于起步阶段,存在行业规范与标准缺失、技术研发力量分散、市场推广力度不足等问题。同时,微通道连续流工艺在设计和实施过程中也面临诸多技术挑战,如反应器的设计与选择、放大效应的评估与控制等,这些都需要在“十五五”期间加以改进和完善。
具体而言,目前该技术面临的挑战与风险有四个方面:
一是缺乏明确的标准与规范。连续流微通道技术缺乏明确的标准、强度要求及计算方式。部分企业仅将管式连续流视为绝对安全,忽视了强度核算,导致小尺度空间下的反应存在潜在风险。
二是安全泄放装置设置不当。连续流工艺因其物料连续流动的特性,安全泄放装置的设置与反应釜存在显著差异。
三是设备材质选择困难。在强腐蚀性的反应过程中,非金属材料看似是很好的选择,如碳化硅、玻璃、四氟等。但像碳化硅、玻璃这类脆性材料在承受压力时,对应力集中极为敏感,设备中的微小缺陷或几何形状突变都可能成为应力集中的源头,加速材料的损坏。因此,如何选择既能满足经济成本、又具备应用价值的材料,无疑是一项艰巨的挑战。
四是监管麻痹与概念混淆。连续流技术被部分企业和监管部门视为本质安全的技术,但实际上很多装置及工艺安全性并未得到充分论证。
为规范微通道连续流工艺的应用,建议应尽快制定相关的行业规范与标准。这些规范与标准应涵盖设计、制造、安装、调试、运行和维护等各个环节,以确保工艺的安全性和可靠性。同时,应建立相应的检测和认证机制,对符合规范与标准的产品进行认证和推广。
一是确立安全标准与规范。尽快制定并完善连续流微通道技术的安全标准规范,明确强度要求、计算方式及检验方法。同时,加强对企业的安全培训与教育,提高其对连续流技术安全性的认识与重视程度。
二是明确微通道尺寸概念。避免随意放大微通道尺寸,确保连续流技术的有效性与安全性。同时,加强对企业追求大通量行为的监管,防止其将连续流技术变为釜式反应,增加安全风险。
三是加强技术研发与创新。鼓励高校、科研院所和企业加强合作,共同开展微通道连续流工艺的技术研发和创新。重点研究反应器的结构优化、传质传热效率的提升、放大效应的评估与控制等关键技术。
四是规范高危反应材料管理。加强对高危反应材料的应用检测与检验,确保材料质量符合规范要求。特别关注氯化、氟化等剧毒物质的应力腐蚀问题,加强密封条件及防水措施,降低腐蚀风险。
五是提升电气自动化水平。通过提高电气自动化及神经网络技术的应用水平,实现对连续流技术的精准控制与监测。
六是发挥标准的引领作用。鼓励企业制定并执行高于国家标准的企业标准与团体标准,为行业提供可借鉴的范例与经验。
七是推广示范项目与应用案例。在重点行业和领域选择一批具有示范意义的项目,开展微通道连续流工艺的示范应用。通过示范项目的实施,积累经验和数据,为后续的推广和应用提供有力支持。
八是加强人才培养与团队建设。加强跨学科人才培养和团队建设,鼓励化学反应与装备强度、装备安全性等领域的交叉学科合作,共同研究解决高危反应器的安全性问题。通过大量工作的开发与准备,确保高危反应器符合化学反应的经济性、安全性及设备的承载能力。
九是完善政策支持与资金保障。政府应出台相关政策,对采用微通道连续流工艺的企业给予税收减免、资金补贴等支持。同时,应设立专项基金,用于支持微通道连续流工艺的研发、示范和推广工作。此外,还应加强对企业的指导和服务,帮助企业解决在应用过程中遇到的问题和困难。
总之,在“十五五”期间,应进一步加大对微通道连续流工艺的研发、推广和应用力度,以提升我国化工行业的整体竞争力。
(作者:丁全有 赵南 曲小好)
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