微通道反應(yīng)器

微反應(yīng)器是一種借助于特殊微加工技術(shù)以固體基質(zhì)制造的可用于進(jìn)行化學(xué)反應(yīng)的三維結(jié)構(gòu)元件。微反應(yīng)器通常含有小的通道尺寸（當(dāng)量直徑小于500 µm）和通道多樣性，流體在這些通道中流動(dòng)，并要求在這些通道中發(fā)生所要求的反應(yīng)。這樣就導(dǎo)致了在微構(gòu)造的化學(xué)設(shè)備中具有非常大的表面積/體積比率。

定義

微反應(yīng)器，即微通道反應(yīng)器，利用精密加工技術(shù)制造的特征尺寸在10到300微米（或者1000微米）之間的微型反應(yīng)器，微反應(yīng)器的“微”表示工藝流體的通道在微米級(jí)別，而不是指微反應(yīng)設(shè)備的外形尺寸小或產(chǎn)品的產(chǎn)量小。微反應(yīng)器中可以包含有成百萬(wàn)上千萬(wàn)的微型通道，因此也實(shí)現(xiàn)很高的產(chǎn)量。

用途

微反應(yīng)器設(shè)備根據(jù)其主要用途或功能可以細(xì)分為微混合器，微換熱器和微反應(yīng)器。由于其內(nèi)部的微結(jié)構(gòu)使得微反應(yīng)器設(shè)備具有極大的比表面積，可達(dá)攪拌釜比表面積的幾百倍甚至上千倍。微反應(yīng)器有著*的傳熱和傳質(zhì)能力，可以實(shí)現(xiàn)物料的瞬間均勻混合和的傳熱，因此許多在常規(guī)反應(yīng)器中無(wú)法實(shí)現(xiàn)的反應(yīng)都可以微反應(yīng)器中實(shí)現(xiàn)。

目前微反應(yīng)器在化工工藝過(guò)程的研究與開發(fā)中已經(jīng)得到廣泛的應(yīng)用，商業(yè)化生產(chǎn)中的應(yīng)用正日益增多。其主要應(yīng)用領(lǐng)域包括有機(jī)合成過(guò)程，微米和納米材料的制備和日用化學(xué)品的生產(chǎn)。

應(yīng)用

微反應(yīng)器*的結(jié)構(gòu)給它帶來(lái)了一系列的性能，故它被應(yīng)用到許多領(lǐng)域中。例如對(duì)于小規(guī)模的光化學(xué)過(guò)程，采用透明的微反應(yīng)器可有利于薄流體層靠近輻射源。德國(guó)美因茲微技術(shù)研究所開發(fā)了一種平行盤片結(jié)構(gòu)的電化學(xué)微反應(yīng)器。使用這個(gè)裝置，提高了由4一甲氧基甲苯合成對(duì)甲氧基苯甲醛反應(yīng)的選擇性。
　　由于微反應(yīng)器高的傳熱效率，使反應(yīng)床層幾近恒溫，有利于各種化學(xué)反應(yīng)的進(jìn)行。Wan等在微反應(yīng)器中將苯胺氧化成氧化偶氮苯，DelSman等在微系統(tǒng)中研究了一氧化碳的選擇氧化，同時(shí)微反應(yīng)器也被應(yīng)用到加氫反應(yīng)、氨的氧化、甲醇氧化制甲醛、水煤氣變換以及光催化等一系列反應(yīng)。另外，微反應(yīng)器還可用于某些有毒害物質(zhì)的現(xiàn)場(chǎng)生產(chǎn)，進(jìn)行強(qiáng)放熱反應(yīng)的本征動(dòng)力學(xué)研究以及組合化學(xué)如催化劑、材料、藥物等的高通量篩選。

前景與展望

迄今為止國(guó)內(nèi)外學(xué)術(shù)界對(duì)微反應(yīng)器已進(jìn)行了廣泛的研究，對(duì)它的原理和特性有了較好的認(rèn)識(shí)，且在微反應(yīng)器的設(shè)計(jì)、制造、集成和放大等方面都取得了可喜的成績(jī)。但是對(duì)它的研究還不夠成熟，傳統(tǒng)的“三傳一反”理論必須進(jìn)行修正、補(bǔ)充和創(chuàng)新，反應(yīng)的一些原理還沒(méi)有探討清楚，還需要大量的工作。另外在它的制造、催化劑的壁載和系統(tǒng)的自動(dòng)控制方面還存在許多技術(shù)難點(diǎn)，有必要進(jìn)行微反應(yīng)系統(tǒng)中表面和界面現(xiàn)象、傳遞規(guī)律、反應(yīng)特性和放大集成的深人研究。
　　21世紀(jì)由于環(huán)境惡化以及能源枯竭等一系列問(wèn)題，使化學(xué)工業(yè)面臨的機(jī)遇和挑戰(zhàn)，由于微反應(yīng)器表現(xiàn)出的諸多優(yōu)點(diǎn)，科學(xué)界致力于探索新的反應(yīng)途徑使化工生產(chǎn)更加經(jīng)濟(jì)和環(huán)保。所以我們有必要相信微反應(yīng)器將在化學(xué)工業(yè)中發(fā)揮出巨大的作用