微通道連續(xù)流作為一種新興的化工生產(chǎn)技術(shù),可以大幅提高生產(chǎn)效率和產(chǎn)品質(zhì)量,同時降低能耗和廢物排放,在精細化學(xué)品合成領(lǐng)域展現(xiàn)出顯著的技術(shù)優(yōu)勢。但當(dāng)前國內(nèi)微通道連續(xù)流工藝的應(yīng)用仍處于起步階段,存在行業(yè)規(guī)范與標(biāo)準(zhǔn)缺失、技術(shù)研發(fā)力量分散、市場推廣力度不足等問題。同時,微通道連續(xù)流工藝在設(shè)計和實施過程中也面臨諸多技術(shù)挑戰(zhàn),如反應(yīng)器的設(shè)計與選擇、放大效應(yīng)的評估與控制等,這些都需要在“十五五”期間加以改進和完善。
具體而言,目前該技術(shù)面臨的挑戰(zhàn)與風(fēng)險有四個方面:
一是缺乏明確的標(biāo)準(zhǔn)與規(guī)范。連續(xù)流微通道技術(shù)缺乏明確的標(biāo)準(zhǔn)、強度要求及計算方式。部分企業(yè)僅將管式連續(xù)流視為絕對安全,忽視了強度核算,導(dǎo)致小尺度空間下的反應(yīng)存在潛在風(fēng)險。
二是安全泄放裝置設(shè)置不當(dāng)。連續(xù)流工藝因其物料連續(xù)流動的特性,安全泄放裝置的設(shè)置與反應(yīng)釜存在顯著差異。
三是設(shè)備材質(zhì)選擇困難。在強腐蝕性的反應(yīng)過程中,非金屬材料看似是很好的選擇,如碳化硅、玻璃、四氟等。但像碳化硅、玻璃這類脆性材料在承受壓力時,對應(yīng)力集中極為敏感,設(shè)備中的微小缺陷或幾何形狀突變都可能成為應(yīng)力集中的源頭,加速材料的損壞。因此,如何選擇既能滿足經(jīng)濟成本、又具備應(yīng)用價值的材料,無疑是一項艱巨的挑戰(zhàn)。
四是監(jiān)管麻痹與概念混淆。連續(xù)流技術(shù)被部分企業(yè)和監(jiān)管部門視為本質(zhì)安全的技術(shù),但實際上很多裝置及工藝安全性并未得到充分論證。
為規(guī)范微通道連續(xù)流工藝的應(yīng)用,建議應(yīng)盡快制定相關(guān)的行業(yè)規(guī)范與標(biāo)準(zhǔn)。這些規(guī)范與標(biāo)準(zhǔn)應(yīng)涵蓋設(shè)計、制造、安裝、調(diào)試、運行和維護等各個環(huán)節(jié),以確保工藝的安全性和可靠性。同時,應(yīng)建立相應(yīng)的檢測和認證機制,對符合規(guī)范與標(biāo)準(zhǔn)的產(chǎn)品進行認證和推廣。
一是確立安全標(biāo)準(zhǔn)與規(guī)范。盡快制定并完善連續(xù)流微通道技術(shù)的安全標(biāo)準(zhǔn)規(guī)范,明確強度要求、計算方式及檢驗方法。同時,加強對企業(yè)的安全培訓(xùn)與教育,提高其對連續(xù)流技術(shù)安全性的認識與重視程度。
二是明確微通道尺寸概念。避免隨意放大微通道尺寸,確保連續(xù)流技術(shù)的有效性與安全性。同時,加強對企業(yè)追求大通量行為的監(jiān)管,防止其將連續(xù)流技術(shù)變?yōu)楦椒磻?yīng),增加安全風(fēng)險。
三是加強技術(shù)研發(fā)與創(chuàng)新。鼓勵高校、科研院所和企業(yè)加強合作,共同開展微通道連續(xù)流工藝的技術(shù)研發(fā)和創(chuàng)新。重點研究反應(yīng)器的結(jié)構(gòu)優(yōu)化、傳質(zhì)傳熱效率的提升、放大效應(yīng)的評估與控制等關(guān)鍵技術(shù)。
四是規(guī)范高危反應(yīng)材料管理。加強對高危反應(yīng)材料的應(yīng)用檢測與檢驗,確保材料質(zhì)量符合規(guī)范要求。特別關(guān)注氯化、氟化等劇毒物質(zhì)的應(yīng)力腐蝕問題,加強密封條件及防水措施,降低腐蝕風(fēng)險。
五是提升電氣自動化水平。通過提高電氣自動化及神經(jīng)網(wǎng)絡(luò)技術(shù)的應(yīng)用水平,實現(xiàn)對連續(xù)流技術(shù)的精準(zhǔn)控制與監(jiān)測。
六是發(fā)揮標(biāo)準(zhǔn)的引領(lǐng)作用。鼓勵企業(yè)制定并執(zhí)行高于國家標(biāo)準(zhǔn)的企業(yè)標(biāo)準(zhǔn)與團體標(biāo)準(zhǔn),為行業(yè)提供可借鑒的范例與經(jīng)驗。
七是推廣示范項目與應(yīng)用案例。在重點行業(yè)和領(lǐng)域選擇一批具有示范意義的項目,開展微通道連續(xù)流工藝的示范應(yīng)用。通過示范項目的實施,積累經(jīng)驗和數(shù)據(jù),為后續(xù)的推廣和應(yīng)用提供有力支持。
八是加強人才培養(yǎng)與團隊建設(shè)。加強跨學(xué)科人才培養(yǎng)和團隊建設(shè),鼓勵化學(xué)反應(yīng)與裝備強度、裝備安全性等領(lǐng)域的交叉學(xué)科合作,共同研究解決高危反應(yīng)器的安全性問題。通過大量工作的開發(fā)與準(zhǔn)備,確保高危反應(yīng)器符合化學(xué)反應(yīng)的經(jīng)濟性、安全性及設(shè)備的承載能力。
九是完善政策支持與資金保障。政府應(yīng)出臺相關(guān)政策,對采用微通道連續(xù)流工藝的企業(yè)給予稅收減免、資金補貼等支持。同時,應(yīng)設(shè)立專項基金,用于支持微通道連續(xù)流工藝的研發(fā)、示范和推廣工作。此外,還應(yīng)加強對企業(yè)的指導(dǎo)和服務(wù),幫助企業(yè)解決在應(yīng)用過程中遇到的問題和困難。
總之,在“十五五”期間,應(yīng)進一步加大對微通道連續(xù)流工藝的研發(fā)、推廣和應(yīng)用力度,以提升我國化工行業(yè)的整體競爭力。
(作者:丁全有 趙南 曲小好)
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