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精進分享丨微通道反應器及進料系統(tǒng)腐蝕性判斷的核心要素：材料、環(huán)境、界面
作為化工創(chuàng)新中的重要一極，連續(xù)化反應正在成為越來越多同仁關注的重點。這其中，進料系統(tǒng)的性能參數(shù)，特別是腐蝕性、流量、溫度、壓力等共性問題，是很多客戶一直以來同精進研討的重點。
作為一家以核心技術進行產(chǎn)品驅動的企業(yè)，精進科技通過系統(tǒng)化的梳理，形成了系列文章，與您分享在相關領域我們的認知，歡迎您的閱讀與建議。
微反應器是通過特殊設計的微結構單元對流經(jīng)的反應流體進行切割，實現(xiàn)反應流體以微米尺寸，甚至更小進行混合和換熱。 因其內(nèi)部的微結構具有極大的比表面積，可達攪拌釜比表面積的幾百倍甚至上千倍，因此有著很好的傳熱和傳質(zhì)能力，可以實現(xiàn)物料的瞬間均勻混合和傳熱。
這也使得像硝化反應等類似的劇烈反應能夠在高溫狀態(tài)下安全進行。這種微反應器通常是連續(xù)流體反應器（同間歇反應器相對）。同常規(guī)反應設備相比微反應器在很多方面都有優(yōu)勢，如換熱效率、反應速度、安全性、穩(wěn)定性、可監(jiān)測性、現(xiàn)場按需生產(chǎn)，并且能夠進行更精細化的生產(chǎn)控制。
腐蝕，是由于材料和環(huán)境之間所發(fā)生的化學、電化學作用，使得材料自身的功能受到了一定程度的損傷?；すI(yè)中，金屬是制造設備的主要材料，經(jīng)常與腐蝕性介質(zhì)如各種酸、堿、鹽、有機溶劑及腐蝕性氣體接觸。設備或管道在被腐蝕之后，機械性能會發(fā)生不同程度的變化，造成設備或管道損壞，增加非生產(chǎn)時間和修理費用，另外設備及管道的跑冒滴漏現(xiàn)象，使得原料和成本造成損失，影響產(chǎn)品質(zhì)量，污染環(huán)境，嚴重的情況下會發(fā)生物料的泄露，引起設備爆炸、火災等事故，造成巨大的經(jīng)濟損失甚至危及人的生命。
金屬及合金材料的腐蝕中最常見的是酸腐蝕，如硫酸、鹽酸、硝酸、磷酸、氫氟酸等。鋼鐵的耐腐蝕性有局限性，具有高性能的合金及非金屬材料在一定程度上解決了腐蝕問題，如不銹鋼、雙相不銹鋼、鎳基合金、低合金鋼、鈦材、含鉬高的合金等，但耐受程度與酸的濃度和溫度有較大關系。如高硅鑄鐵適用于各種濃度和沸點以下溫度的硫酸，但不能用于發(fā)煙硫酸。普通奧氏體不銹鋼僅適用于中等溫度以下，低濃度和具有氧化性的高濃度硫酸。耐鹽酸腐蝕的金屬材料除鉭、鋯外，銅鎳合金、不銹鋼等僅能在一定條件下使用，不能用于熱鹽酸。
耐蝕塑料（PFA、PVDF、PTFE等）、玻璃鋼、石墨、搪玻璃、陶瓷等作為非金屬材料在腐蝕性的化工生產(chǎn)工況中應用較多。其中碳化硅材質(zhì)在微通道反應器中應用廣泛，與金屬材料相比，碳化硅有較強的機械強度、硬度高、耐化學腐蝕、較低的熱膨脹系數(shù)及高導熱率等優(yōu)勢。
微反應器的連續(xù)化操作，使得一些不穩(wěn)定的中間體的后續(xù)合成成為可能。連續(xù)化操作的前提是采用機械泵進行連續(xù)精確地輸送反應流體。微反應器采用耐腐蝕材料，如哈氏合金、碳化硅，解決了反應過程中的腐蝕問題，但泵體及管道的腐蝕使得微反應器的應用也面臨著巨大考驗。因此，有效提高泵體及管道防腐能力、延長設備使用壽命，對于微反應領域有著十分重要的意義。
目前微反應領域采用的不銹鋼進料泵耐高壓，但耐腐蝕性較差。腐蝕性液體輸送使用尤為廣泛的為氟塑料制造的耐腐蝕泵，其中四氟泵應用尤為廣泛，耐腐蝕性好，但耐壓性有限，不能適用于高壓反應。連續(xù)流進料對于泵除了耐腐蝕外還要同時滿足一些特殊要求，如需要穩(wěn)定無脈沖、適用于不同粘度和溫度的物料、耐壓、適用于易氣化物質(zhì)、精準輸送等。
基于上述條件，杭州精進科技研發(fā)了一款既耐高壓又耐腐蝕的進料泵，泵頭結構為不銹鋼內(nèi)嵌PTFE，適用于更多的強腐蝕應用場合。管道采用PTFE管，連接部位在傳統(tǒng)卡套接頭的基礎上引入自抓式限位墊片，利用卡套接頭空心螺釘接觸面配合改性塑料卡套形成作用外圈的壓力和內(nèi)圈的反作用抓力，耐壓性能顯著提升。濃硫酸長周期實驗證明，在輸送壓力為2.7-2.9MPa時，精睿高壓四氟泵能夠連續(xù)輸送濃硫酸1675h。
金屬材料腐蝕的現(xiàn)象和機理比較復雜，常見的有全面腐蝕、局部腐蝕（點蝕、縫隙腐蝕、電偶腐蝕、晶間腐蝕、應力腐蝕等）。
全面腐蝕
點蝕形貌
縫隙腐蝕
晶間腐蝕
由于腐蝕是材料或結構與環(huán)境介質(zhì)發(fā)生作用而造成的，因而控制腐蝕的技術途徑主要可以從材料、環(huán)境、界面三方面考慮。每種防護措施都具有其使用條件，實際具體采用怎樣的技術，應根據(jù)腐蝕控制的目標、方法的可行性和經(jīng)濟性加以綜合考慮。文中介紹的就是通過改變進料泵的材料和泵頭結構，減少腐蝕。作為目前化工行業(yè)的熱點，連續(xù)化反應系統(tǒng)設備都需要重點解決腐蝕問題，后續(xù)將會有一系列文章進行介紹，敬請期待！