在化學反應器中，放大化學反應器的作用是將反應器中的熱量、動量、質(zhì)量的傳遞過程與所發(fā)生的化學反應有效地結(jié)合起來，從而使反應器從實驗室規(guī)模的生產(chǎn)，發(fā)展成具有工業(yè)化規(guī)模生產(chǎn)能力。化工反應器擴產(chǎn)是實現(xiàn)優(yōu)質(zhì)化工產(chǎn)品大規(guī)模生產(chǎn)，創(chuàng)造經(jīng)濟價值，實現(xiàn)工業(yè)化進程中不可缺少的過程。反應裝置的放大方法一般可分為尺寸放大和數(shù)量放大。縮放是把反應器的規(guī)模擴大到工業(yè)規(guī)模的能力，縮放是把許多具有良好反應性能的實驗室規(guī)模的反應器通過串聯(lián)或并聯(lián)組合而達到工業(yè)規(guī)模生產(chǎn)能力的方法。

常規(guī)反應器放大

常規(guī)反應器的放大一般是按尺寸放大，最常用的是按步放大。以小試、中試、火試等多階段試驗為手段，對實驗室規(guī)模反應器進行逐級驗放，逐步擴大規(guī)模，最終實現(xiàn)工業(yè)化生產(chǎn)。根據(jù)運動相似性、幾何相似性、傳熱相似性等原理，使上一級獲得的試驗數(shù)據(jù)與下一級比較接近，因此，在研究上一級試驗中起主要作用的問題，在下一級試驗中予以解決和修正。舉例來說，對于較大規(guī)模的實驗裝置反應器設(shè)計，需要計算好反應器所需的傳熱面積，并考慮如何加強傳熱，為了增加傳熱推動力，可以改變傳熱介質(zhì)，增加傳熱系數(shù)，并在傳熱面上加設(shè)隔板，從而增加傳熱面積，以滿足反應器的熱平衡要求。

目前采用的方法比較普遍，它是以工程經(jīng)驗為基礎(chǔ)，對許多工藝復雜的工藝過程可以進行放大；缺點是放大時間較長，成本較高，且放大效率不高。

除逐級經(jīng)驗放大法外，傳統(tǒng)的化工過程放大還存在數(shù)學模型放大法。這種方法是在以往研究者積累的反應傳遞機制基礎(chǔ)上，盡可能地建立完整的數(shù)學模型，并根據(jù)實驗數(shù)據(jù)不斷地修正和完善模型參數(shù)，使模型能最大限度地符合實驗數(shù)據(jù)。用這種方法提高放大倍數(shù)的關(guān)鍵是建立精確的數(shù)學模型，與逐級經(jīng)驗放大法相比，這種方法可以節(jié)省時間，而且可以得到較高的放大倍數(shù)。這種方法的缺點是很難建立簡單而精確的數(shù)學模型，而且需要研究人員對反應的傳質(zhì)、傳熱和機理有很深的了解，因而不能很好地應用于較復雜的化學反應過程。

傳統(tǒng)的兩種反應器放大方法都屬于尺寸放大，而且采用這種放大方法不可避免會產(chǎn)生“放大效應”，因為在反應器的尺寸等比例放大后，傳質(zhì)傳熱比表面積必然減少，導致了工業(yè)規(guī)模反應器的傳質(zhì)傳熱過程不能像實驗規(guī)模反應器那樣順暢，例如，在實驗室使用1L的反應器進行換熱操作時，反應器的傳熱面積只有0.03hz；而在工業(yè)規(guī)模的1000L反應器中，直接等比例擴大到工業(yè)規(guī)模的1000L反應器，其換熱面積只有3hz，單位體積的換熱量僅為實驗室所用反應器換熱面積的1/10。所以，化學反應器的放大是化工領(lǐng)域開發(fā)研究中急需解決的問題。

微反應器放大

微反應器的放大過程與傳統(tǒng)的反應器有很大的區(qū)別，它只需要簡單地增加微器的通道結(jié)構(gòu)的數(shù)量，也就是微反應器的數(shù)量增大，而不必把微反應器內(nèi)部的微通道結(jié)構(gòu)的大小放大，因此，微反應器的放大過程具有“放大效應”。微通道反應器的數(shù)量放大法目前基本采用的是并行放大法，微通道間采用平行并聯(lián)法，從而使微反應器處理通量隨微通道數(shù)的增加而增加。

氣液兩相中參與反應的流體由入曰進入，經(jīng)進相分布器再進入并行微通道進行混合，最后氣液吸收完成的混合液經(jīng)出相集流腔經(jīng)出口離開反應器。進水分布器的作用是使平行于各微流道的氣液兩相流分布均勻，有利于各微流道在相同條件下的吸收過程，從而保證微反應器產(chǎn)品質(zhì)量的穩(wěn)定性。

我國在微反應器的放大和應用方面已經(jīng)取得了一定的成果。在2007年9月，陳光文中成功地試運行了一套用于液氨稀釋，氨氣吸收的微混系統(tǒng)，年處理量達10萬噸。在此基礎(chǔ)上，成功研制了駱廣生魚納米碳酸巧微反應器，年生產(chǎn)量1萬噸，可工業(yè)化生產(chǎn)。同時，陳光文還研制出一套體積小于6L的微化工裝置，該裝置年產(chǎn)量可達8萬噸磯酸二氨元的工業(yè)規(guī)模。

微反應器作為一種新興的技術(shù)，在傳統(tǒng)工業(yè)領(lǐng)域，其應用范圍還很廣，其應用范圍也很廣，尤其是微反應器的放大問題成為阻礙其應用于實際生產(chǎn)的最大障礙。但微反應器的放大過程并不存在“放大效應”，且考慮到將實驗成果轉(zhuǎn)化為實際生產(chǎn)的成本較低，因此，微反應器的放大問題在未來仍有重要的研究價值。