化工进展-微反应器综述
微反应器在化学化工领域中的应用研究
微反应器在化学化工领域中的应用研究摘要：微型化学反应系统又称微反应器，在化学化工领域中有很大的优势，比如它的换热和传质效率很高，对于反应的时间可以进行严格地把控，便于放大进行利用，具有很好的安全性等优点。
相对比于一般的搅拌反应器，微反应器可以进一步使化学反应转化率得到有效地提高，获得更多的产品收率。
但是微反应器也有一定的缺点，比如容易堵塞，催化剂也容易超负荷运行，制造微通道的难度比较大等不足。
因此，本文将对微反应技术进行简要的介绍，并针对微反应器在化学化工领域的应用进行研究和分析，让微反应器发挥出更大的能力和空间，更广泛的在化学化工领域得到科学合理的运用。
关键词：微反应器；化学化工；领域；应用研究引言微反应器按照操作模式的不同，可以分为连续微反应器、间歇微反应器以及半连续微反应器等等。
如果按照反应相态进行分类的话，可以分为气固相催化微反应器、气液相微反应器等等。
如果按照用途进行划分的话，可以分为生产所需要的微反应器，和实验室所需要的微反应器。
微反应器最简单的结构是管式结构，更加复杂的还有微通道结构、和集多种功能为一体的复合式结构。
我们可以根据不同的化学反应情况，比如实验室的温度，实验材料的腐蚀性以及电特性等，去寻找科学、合适的微反应器进行材料的制作。
制作的材料也分为很多的种类，如玻璃，陶瓷以及聚合物等等，其中最经常使用的就是玻璃材料，因为这种材料是化学惰性的，可以在容器中添加电渗流，并且容易制造。
一、微反应器技术的特点1.1精确控制反应时间我们可以通过对微反应器的长度和流率进行控制，来把控反应时间，反应过程中所产生的中间，在分解之前会自动转到下一个反应区域。
因此，微反应器在不稳定中间体中可以得到有效的应用。
但是如果遇到多项体系，控制其流速来对反应时间进行把控，就会使流体流型发生变化，从而对整体的效果产生不好的影响，这种情况下就可以利用微反应器，流体在微反应器中停留的时间越长，效果反而会更好，相关工作人员也应该让流体保持恒定的流速。
微反应器
微反应器的特性
宏观流动特性 由于微通道内的流体为层流流型，这将会导致流体在径向上速度 分布不均匀。所以在微通道内轴向上流体微元存在返混现象，但 是对于单个微通道来说，微反应器的微通道非常狭窄，其轴径比 一般远远大于100，所以宏观上可以将其看作平推流模型，可以忽 略流体流动的返混现象 动量传递特性 在工业生产中，管道内流体边界层厚度的数量级一般为10-3m，而 微反应器微通道当量直径的数量级一般为微米(10-6m)。在流速相 同的情况下，当流体分别流经当量直径为50mm的管道和直径为 50μm的通道时，微通道内的流体流动的雷诺数非常小，通常在几 十到几百之间，甚至可能更小，相比惯性力而言黏滞力较大。所 以微通道内的流体为层流流型，只有通过扩散来完成反应物的混 合。
常用材料
不锈钢、玻璃、陶瓷也是微反应器中的常用材料。不锈钢多用在 一些强放热的多相催化微反应器中,对一些尺寸稍大的反应室也可 用不锈钢制作,这样加工方便,成本低廉,且易与外部连接。另外不 锈钢具有良好的延展性,因而成为反应器或换热器薄片制作的常用 材料。 玻璃因为化学性能稳定,且具有良好的生物兼容性,用它制作的微 反应器还有利于观察内部反应,所以玻璃在微反应器中常被广泛用 做基片材料。 陶瓷因化学性能稳定,抗腐蚀能力强,熔点高,在高温下仍能保持尺 寸的稳定,因而在微反应器中常用于高温和强腐蚀的场合。其缺点 是耗费时间长,价格昂贵。 其它如塑料和聚合物等材料在光刻电镀和压模成型加工出现以后, 也在微反应器中越来越广泛应用。
微型反应器在化工工艺中的应用研究
微型反应器在化工工艺中的应用研究引言化工工艺是利用化学原理和方法进行生产过程的工程学科，其广泛应用于各个领域，如石油化工、有机合成、药物制造等。
传统的化工工艺中，反应设备的体积庞大、操作复杂，且容易产生安全隐患。
近年来，随着微器件技术的发展，微型反应器作为一种新型的反应设备，逐渐引起研究者的关注，并在化工工艺中得到广泛应用。
1. 微型反应器的基本原理微型反应器是指体积小于1升的反应器，通常由微流控技术制造而成。
其基本原理是将反应液体通过微通道以微量流动的方式进行反应。
微通道的尺寸一般在10微米至1000微米之间，具有高比表面积、快速传质、热量均匀分布等优点。
2. 微型反应器的特点2.1. 体积小型化微型反应器由于其体积小，可以大大节约反应器的占地面积，并减少原料的使用量。
此外，微型反应器也更易于进行集成化设计，可以通过多个不同的微通道进行串联或并联，实现多级并行反应，提高反应的效率。
2.2. 热传导性能优异由于微通道的小尺寸和高比表面积，导致微型反应器的热传导性能更为优异。
反应物能够迅速反应，并且热量可以均匀分布，降低了反应过程中的温度非均匀性，提高了反应速率。
2.3. 操控和调控能力强微型反应器可以通过微流控技术实现对反应温度、压力、流速等参数的精确控制，反应条件可以实现可控和可调的，提高了反应的可重现性和稳定性。
3. 微型反应器在化工工艺中的应用案例3.1. 催化反应微型反应器在催化反应中的应用越来越受到关注。
研究者通过设计合适的催化剂和微流控反应体系，实现高效的催化反应。
比如，一些复杂的催化反应，如杂环化合物的合成、有机化合物的氧化反应等，通过微型反应器可以在较低的温度和压力下进行，提高了反应的选择性和收率。
3.2. 高压反应传统的高压反应需要使用大型反应设备，且存在较大的安全隐患。
而微型反应器由于其小型化的特点，可以有效减少危险物质的使用量，降低了事故风险，并且在高压条件下依然能够保持较稳定的温度和压力。
微型反应器的开发与应用
微型反应器的开发与应用随着化学工业的发展，反应器也逐渐走向微型化。
微型反应器不仅具有较小的体积和重量，而且还具有快速的反应速度、高效的催化和节能降耗的特点。
本文将从微型反应器的概念、研发历程、应用领域以及未来发展趋势等方面展开论述。
一、微型反应器的概念微型反应器，是指反应器的体积在微米级别或亚微米级别，表面积在平方微米级别。
相比于传统的大型反应器，微型反应器具有更高的单位体积反应效率，更大的表面积/体积比，更快的流动速度等特点。
微型反应器一般采用纳米结构材料制造，可以制成管式、平板式、球形、光直径大于10微米的斜空结构等多种形式。
二、微型反应器的研发历程微型反应器的开发始于20世纪80年代后期，最初用于生物化学领域中，随后应用范围逐渐扩大到化学、工业等多个领域。
20世纪90年代初期，美国贝尔实验室首次报道了用于制造微型电路的光刻工艺，为微型反应器的发展提供了技术支持。
随后，许多研究机构和企业相继投入到微型反应器的研发中，涌现出许多微型反应器的设计模型和制造方法。
三、微型反应器的应用领域微型反应器的应用体系非常广泛，目前主要应用于化学、制药、化工、能源、电子等多个领域。
1. 化学领域：微型反应器在化学领域中应用较多，包括有机合成反应、催化反应、氧化还原反应和聚合反应等。
由于微型反应器具有高效、快速等优点，适用于各种化学反应，具有很大的潜力和前景。
2. 制药领域：微型反应器已经成为制药领域的重要技术和资源，主要应用于药物合成、药物筛选、药物制剂等方面。
微型反应器可以实现高密度小批量制药，提高仿制药和生物药的质量，加快药物的研发速度和降低成本。
3. 化工领域：微型反应器在化工领域中同样具有广泛应用，主要用于烷基化、烷基苯醚化等有机化学反应。
相比于传统的化工生产，微型反应器不仅可以节约能源，而且还能降低生产过程中的污染排放。
此外，微型反应器可以满足对产品质量和化工过程条件的高要求。
4. 石油天然气领域：微型反应器在石油和天然气领域也有广泛应用，包括不同类型催化剂的制备、页岩气的提取和转化等。
微反应器介绍及其研究进展
化工学术讲座课程论文题目微反应器介绍及其研究进展学号姓名成绩老师签名定稿日期：2015 年12 月20 日微反应器介绍及其研究进展摘要：近年来，随着微尺度下“三传一反”研究的进展，微尺度流体的性能得到了深入揭示，微反应器技术也被广泛应用于科学研究和工业生产领域。
本文系统介绍了微反应器的结构特点、性能优势、研究进展，进而分析了微反应器的发展方向。
关键字：微反应器；微反应技术1 引言进入21世纪，化工过程向着更为绿色、安全、高效的方向发展，而新工艺、新设备、新技术的开发对于化工过程的进步是十分重要的。
在这样的背景下，微化工系统的出现吸引了研究者和生产者的极大关注。
微化工系统并非简单的微小型化工系统，而是指带有微反应或微分离单元的新型化工系统。
在微化工系统中，微反应器是重要的核心之一。
“微反应器(microreactor)” 最初是指一种用于催化剂评价和动力学研究的小型管式反应器，其尺寸约为10 mm。
随着本来发展用于电路集成的微制造技术逐渐推广应用于各种化学领域，前缀“micro”含义发生变化，专门修饰用微加工技术制造的化学系统。
此时的“微反应器”是指用微加工技术制造的一种新型的微型化的化学反应器，但由小型化到微型化并不仅仅是尺寸上的变化，更重要的是它具有一系列新特性，随着微加工技术在化学领域的推广应用而发展并为人所重视。
现在所说的微反应器一般是指通过微加工技术制造的带有微结构的反应设备，微反应器内的流体通道或者分散尺度在微米量级[1]，而微反应器的处理量则依据其应用目的的不同达到从数微升/分钟到数万立方米/年的规模。
近年来与微反应器相关的流动、混合、反应等方向的研究工作发展十分迅速，带动了微反应器技术的快速发展。
微反应器内流体的存在状态不同于传统的反应器，其内部流体的流动或分散尺度在1μm到1mm之间，这种流体被称为微流体。
微流体相对于常规尺度的流体具有一定的特殊性, 主要体现在流体力学规律的变化、传递过程的强化、固有的安全性以及良好的可控性等。
化工进展微反应器综述
微反应器研究进展与应用摘要：微反应器作为微化工系统的核心设备，是实现化工过程强化的重要技术基础，近年来逐渐成为国际化工技术领域研究的热点。
本文介绍了微反应器的原理及其研究进展，阐明了微反应器技术的特点，列举微反应器的应用范围与实例，说明了微反应器的发展前景。
关键词：微反应器，微反应系统。
1绪论微化工技术是20世纪90年代初顺应可持续发展与高技术发展的需要而兴起的多学科交叉的科技前沿领域。
它是集微机电系统设计思想和化学化工基本原理于一体并移植集成电路和微传感器制造技术的一种高新技术，涉及化学、材料、物理、化工、机械、电子、控制学等各种工程技术和学科。
主要研究对象为特征尺度在微米到数百微米间的微化工系统，常贵尺度的化工过程通常依靠大型化来达到降低产品成本的目的，而微化工过程则注重于高效、快速、灵活、轻便、易装卸、易控制、易直接放大及高度集成等方面[1]。
将部分核心化工装备小型化、微型化的方法是促进化工过程强化的有效手段，它是实现化工过程安全、高效和绿色的重要方法之一[2]。
化工设备的微小型化是现代化工技术发展的一种新理念，它以微尺度流动、分散和传递的基本原理为核心，能够有效强化反应和分离过程，提升生产效率并且大幅缩小设备的体积，有利于化工新过程的快速开发和产业转化。
微型化工器件已成为微型设备的重要组成部分，主要包括微混合器、微型反应器、微型换热器、微化学分析、微型萃取器、微型泵和微型阀门等。
作为微化工技术核心部件的微反应器，其内部通道特征尺度在微尺度范围（10-500μm），远小于传统反应器的特征尺寸，但对分子水平而言已然非常大，故利用微反应器并不能改变反应机理和本征动力学特性，而是通过改变流体的传热、传质及流动特性来强化化工工程的。
2微反应器微结构反应器（简称微反应器）是重要的微化工设备之一，是实现化工过程微小型化的核心装备。
在微化工过程中微反应器担负起了完成反应过程、提高反应收率、控制产物形貌以及提升过程安分离回收难度和成本、减少过程污染等具有重要的意义。
化工进展微反应器综述
微反应器研究进展与应用龙立 S141101059摘要：微反应器作为微化工系统的核心设备，是实现化工过程强化的重要技术基础，近年来逐渐成为国际化工技术领域研究的热点。
本文介绍了微反应器的原理及其研究进展，阐明了微反应器技术的特点，列举微反应器的应用范围与实例，说明了微反应器的发展前景。
关键词：微反应器，微反应系统。
1绪论微化工技术是20世纪90年代初顺应可持续发展与高技术发展的需要而兴起的多学科交叉的科技前沿领域。
它是集微机电系统设计思想和化学化工基本原理于一体并移植集成电路和微传感器制造技术的一种高新技术，涉及化学、材料、物理、化工、机械、电子、控制学等各种工程技术和学科。
主要研究对象为特征尺度在微米到数百微米间的微化工系统，常贵尺度的化工过程通常依靠大型化来达到降低产品成本的目的，而微化工过程则注重于高效、快速、灵活、轻便、易装卸、易控制、易直接放大及高度集成等方面[1]。
将部分核心化工装备小型化、微型化的方法是促进化工过程强化的有效手段，它是实现化工过程安全、高效和绿色的重要方法之一[2]。
化工设备的微小型化是现代化工技术发展的一种新理念，它以微尺度流动、分散和传递的基本原理为核心，能够有效强化反应和分离过程，提升生产效率并且大幅缩小设备的体积，有利于化工新过程的快速开发和产业转化。
微型化工器件已成为微型设备的重要组成部分，主要包括微混合器、微型反应器、微型换热器、微化学分析、微型萃取器、微型泵和微型阀门等。
作为微化工技术核心部件的微反应器，其内部通道特征尺度在微尺度范围（10-500μm），远小于传统反应器的特征尺寸，但对分子水平而言已然非常大，故利用微反应器并不能改变反应机理和本征动力学特性，而是通过改变流体的传热、传质及流动特性来强化化工工程的。
2微反应器微结构反应器（简称微反应器）是重要的微化工设备之一，是实现化工过程微小型化的核心装备。
在微化工过程中微反应器担负起了完成反应过程、提高反应收率、控制产物形貌以及提升过程安分离回收难度和成本、减少过程污染等具有重要的意义。
化工进展-微反应器综述
化工进展-微反应器综述微反应器研究进展与应用龙立S141101059摘要：微反应器作为微化工系统的核心设备，是实现化工过程强化的重要技术基础，近年来逐渐成为国际化工技术领域研究的热点。
本文介绍了微反应器的原理及其研究进展，阐明了微反应器技术的特点，列举微反应器的应用范围与实例，说明了微反应器的发展前景。
关键词：微反应器，微反应系统。
1绪论微化工技术是20世纪90年代初顺应可持续发展与高技术发展的需要而兴起的多学科交叉的科技前沿领域。
它是集微机电系统设计思想和化学化工基本原理于一体并移植集成电路和微传感器制造技术的一种高新技术，涉及化学、材料、物理、化工、机械、电子、控制学等各种工程技术和学科。
主要研究对象为特征尺度在微米到数百微米间的微化工系统，常贵尺度的化工过程通常依靠大型化来达到降低产品成本的目的，而微化工过程则注重于高效、快速、灵活、轻便、易装卸、易控制、易直接放大及咼度集成等方面⑴。
将部分核心化工装备小型化、微型化的方法是促进化工过程强化的有效手段，它是实现化工过程安全、高效和绿色的重要方法之一[2]。
化工设备的微小型化是现代化工技术发展的一种新理念，它以微尺度流动、分散和传递的基本原理为核心，能够有效强化反应和分离过程，提升生产效率并且大幅缩小设备的体积，有利于化工新过程的快速开发和产业转化。
微型化工器件已成为微型设备的重要组成部分，主要包括微混合器、微型反应器、微型换热器、微化学分析、微型萃取器、微型泵和微型阀门等。
作为微化工技术核心部件的微反应器，其内部通道特征尺度在微尺度范围（10-500卩m），远小于传统反应器的特征尺寸，但对分子水平而言已然非常大，故利用微反应器并不能改变反应机理和本征动力学特性，而是通过改变流体的传热、传质及流动特性来强化化工工程的。
2微反应器微结构反应器（简称微反应器）是重要的微化工设备之一，是实现化工过程微小型化的核心装备。
在微化工过程中微反应器担负起了完成反应过程、提高反应收率、控制产物形貌以及提升过程安分离回收难度和成本、减少过程污染等具有重要的意义。
微型反应器的研制及其在化学合成中的应用
微型反应器的研制及其在化学合成中的应用一、引言化学合成过程中，反应器是最常用的基础设备之一。
然而传统的大型反应器存在设备庞大、占地面积大等缺点，且需要较长时间来达到稳定的反应状态。
因此，近年来微型反应器作为新型反应器已逐渐流行开来，其核心优势在于占地面积小、热量传输效果更好、反应效率更高等方面。
二、微型反应器的研制1.微型反应器的定义微型反应器是指体积小于1毫升且柔性结构的反应器。
由于其小体积、小尺寸、高通量、高效率等特点，微型反应器在近年来受到了越来越广泛的关注。
2.微型反应器的构造形式根据静态特性或动态特性分类，可以将微型反应器分为静态型和动态型微型反应器。
静态型微型反应器通常由微流控芯片、微管等构成；动态型微型反应器可以通过改变反应温度、压力、流速等参数来实现微观反应过程的控制。
3.微型反应器的研制微型反应器的研制需要解决微型流通部件的制备、加工、封装、注液等问题。
常用的制备方法主要有光刻法、等离子体刻蚀法、胶关技术、微浸润等方法。
三、微型反应器在化学合成中的应用微型反应器在化学合成中具有很好的应用前景，其应用范围主要包括以下几个方面。
1.新化学物质合成微型反应器可以进行各种有机化合物、有机金属化合物、半导体材料、光电材料等新型化合物的合成，且可以在实验室小尺寸和低价格的条件下快速发现新物质。
2.高效化学反应由于微型反应器具有小尺寸、高能量热传导和反应自动化等特点，其可以实现高效化学反应，提高反应速率和反应效率，并且扩大化学反应的收率。
3.巨量产化学物质合成微型反应器不仅可以在实验室中进行小规模的化学合成，也可以在之后将化学合成过程放大到大型反应器。
此时微型反应器就可以应用于大规模的化学物质合成产业链，节约生产成本，降低生产过程中的环境污染。
四、微型反应器在未来的发展趋势目前微型反应器虽然已经取得了一些进展，但由于新技术和新发现的出现，在未来微型反应器的研究和应用还有许多的变化和可能性。
1.微型反应器与人工智能的结合人工智能和传感器领域的突破，将使得微型反应器与人工智能的结合成为可能。
微反应器技术在精细化工中的应用
微反应器技术在精细化工中的应用摘要：在科技水平的发展之下，微反应器技术说平也在化工产业中得到了广泛的应用，微反应器是一种连续管道式反应器，由控制器、换热器、混合器、反应器几个部分组成，但是其管道尺寸较小。
微反应器是由一些10-500μm的微管道组成，有着十分理想的混合效率与换热效率，可以很好的控制反应物料与反应温度的精确配比，本文主要分析微反应器技术在精细化工中的应用。
关键词：微反应器技术精细化工中应用近年来，在科技水平的发展之下，微反应器技术说平也在化工产业中得到了广泛的应用，微反应器是一种连续管道式反应器，由控制器、换热器、混合器、反应器几个部分组成，但是其管道尺寸较小。
微反应器是由一些10-500μm的微管道组成，有着十分理想的混合效率与换热效率，可以很好的控制反应物料与反应温度的精确配比，从而提升了化工生产的安全性与选择性，下面就针对微反应器技术在精细化工中的应用进行深入的分析。
一、微反应器反应特征分析1.反应温度能够精确的控制微反应器有着良好的换热效率，能够在反应过程中迅速释放出热量，与能够维持反应的温度，在强放热反应中，常规反应器换热效率与混合速率并不理想，在各种因素的影响下，常会发生局部过热现象。
在精细化生产工作中，若剧烈反应的热量未及时排除，就会引起冲料事故，情况严重时甚至会发生爆炸。
2.小试工艺能力直接放大在精细化工之中多应用间歇式反应器，在使用微反应器来生产时，只要增加微通道即可实现相应的功能，这就可以有效解决小试用反应器变大的问题，这即可有效缩短试验时间，对于促进精细化工业的发展有着十分积极的效用。
3.物料能够精确比例，实现瞬时混合精细化工对于反应物料配合比有着精确的要求，若未达到相应的标准，就可能导致反应过程中出现副产物，这一现象在常规反应器中是广泛存在的。
与常规反应器相比，微反应器反应通道能够精确到几十微米，可以实现精确的配比，有效防止副产物的形成。
4.有着良好的操作性微反应器是一种密闭性反应器，能够实现对反应温度的精确控制，其制作材料可以为各种不同的耐腐蚀、高强度材料，操作性十分理想。
反应设备--微反应器
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8.3 微反应器
8.3.3 微反应器的特点及应用
二、适用领域
（1）放热剧烈的反应
对放热剧烈的反应，如环己烯加氢反应，常规反应器一般采用逐渐滴加的 方式，即使这样，在滴加的瞬时局部也会过热而产生一定量的副产物。 微反应器由于能够及时导出热量，反应温度可实现精确控制，因此消除 了局部过热，显著提高反应的收率和选择性。
8.3 微反应器 8.3.1 概述
“微反应器(microreactor)”最初是指一种用于催化剂评价和动力学研究 的小型管式反应器, 其尺寸约为10 mm。
微反应器：主要是指用微加工技术制造的用于进行化学反应的三维结构元 件或包括换热、混合、分离、分析和控制等各种功能的高度集成的微反应 系统,通常含有当量直径数量级介于微米和毫米之间的流体流动通道, 化 学反应发生在这些通道中,因此微反应器又称作微通道(microchannel)反 应器。
（2）反应物或产物不稳定的反应
某些反应物或生成的产物很不稳定，在反应器中停留时间一长就会分解而 降低收率。微反应器系统是连续流动体系，而且反应物的停留时间可以 精确控制，因此可避免常规反应器中出现的由于反应物或产物不稳定而 分解的情况。
（3）反应物配比要求很严的快速反应
微化工技术在化学反应中的应用进展
微反应器，即微通道反应器，利用精密加工技术制造的特征尺寸在10到300微米（或者1000微米）之间的微型反应器，微反应器的“微”表示工艺流体的通道在微米级别，而不是指微反应设备的外形尺寸小或产品的产量小。
微反应器中可以包含有成百万上千万的微型通道，因此也实现很高的产量。
下面就对微化工技术的应用进行举例说明1、硝化反应由于硝化是易爆和放热的反应，其传质传热过程就成为硝化反应的主要控制参数，因而很适合在微反应器中进行。
前期的研究主要集中在萘、甲苯q及苯和苯的衍生物的硝化反应。
Antes等_l用NO 为硝化剂，研究了萘在微反应器中的硝化反应。
在常规反应器中，硝化反应需要维持低温；而在微反应器中温度可高达5O℃，NO浓度可过量8倍。
Bums和aalTlshaw研究了不同黏度(2—20cm／s)和温度(60和90℃)下苯的硝化反应。
研究表明，随H：sO浓度增大，反应速率可明显提高，副产物二硝基苯的含量也明显降低。
在甲苯的硝化中，产物中二硝基甲苯的含量提高很大。
当HsO浓度为80％时，二硝基甲苯的转化率随酸／有机相体积比升高而增大。
在相同反应速率下，微反应器中副产物含量比现有工业设备中降低很多。
由于Ⅳ，Ⅳ．二烷基尿素的硝化产物被广泛用作增塑剂，Antes等¨研究了它在微通道反应器中的硝化，结果发现，单硝基尿素衍生物产率可高达100％。
Knapkiewicz等研究了2一异丙氧基苯甲醛在硅玻璃微反应器中的硝化反应，2一异丙氧基_5一硝基苯甲醛的产率从常规反应器中的38％提高到87％，产量达到13g／h。
Chen等在微反应器中一步法合成了地乐酚除草剂，与常规两步法操作相比，反应过程中省去了分离中间的操作，同时减少了溶剂的使用。
在数秒的停留时间下，N一(1．乙基丙基)-3，4一二甲基-2，6．二硝基苯胺的转化率可达100％，选择性可达97％。
2、酯化反应生物柴油为混合脂肪酸的甲酯，在常规反应器中由脂肪酸甘油酯和甲醇经酯交换生成。
微反应器简介
工系统。
4.微反应器内聚合物合成研究进展
. 1. 微反应器作为化学工程学科的前沿和热点方向，逐渐成为聚合物
合成的新装备、新工艺与新产品开发的重要平台，得到学术界和产业
界的广泛关注。
2.与传统搅拌反应器相比，这些特点使得微反应器在控制聚合物 分子量分布，简化反应环境，提高反应选择性，调节聚合物分子结构
微反应器的发展前景
1.大容积化，这是增加产量、减少批量生产之间的质量误差、降低产品成本的有
效途径和发展趋势。。 2.反应釜的搅拌器，已由单一搅拌器发展到用双搅拌器或外加泵强制循环。反 应釜发展趋势除了装有搅拌器外，尚使釜体沿水平线旋转，从而提高反应釜速度。 3.以生产自动化和连续化代替笨重的间隙手工操作，如采用程序控制，既可保
3.微化工技术的研究与应用。
1.微化工技术是20世纪90年代初兴起的多学科交叉的科技前沿领域, 是集微机电系统设计思想和化学化工基本原理于一体,并移植集成电路
和微传感器制造技术的一种高新技术。
2.涉及化学、材料、物理、化工、机械、电子、控制学等各种工程 技术和学科;其主要研究对象为特征尺度在数微米到数百微米间的微化
微反应器的结构机理
•
微反应器具有独立的三维结构，具有多个直径为几微米到几百微米的反 应通道，反应体积范围为几纳升到几微升，反应通道总长度通常为几厘米， 是一种建立在连续流动基础上的微管道式反应器，用以代替传统的反应器， 如：漏斗，玻璃烧杯，以及工业有机合成中常用的反应釜等传统的间歇反应 器。
微反应器的结构
一.微反应器在化学化工领域的应用。
微反应器是一个比较广泛的概念,且有很多种形式,既包括传统的微量反 应器(积分反应器、聚合物微反应器、固体模板微反应器和微聚合反应器等。
微反应器发展概况
微反应器发展概况一、本文概述随着科学技术的飞速进步，微反应器技术作为一种新兴的化学反应技术，正在逐渐改变我们对化学反应的传统理解和应用。
本文旨在全面概述微反应器技术的发展历程、现状及其在各个领域的应用，以期为读者提供一个清晰、全面的微反应器技术画像。
我们将从微反应器的定义和分类入手，深入探讨其设计原理、制造工艺以及优势特点。
我们还将关注微反应器在能源、化工、制药、环保等领域的应用案例，分析其在提高反应效率、减少能源消耗和环境污染等方面的重要作用。
我们将展望微反应器技术的未来发展趋势，以期为其进一步的研究和应用提供参考。
二、微反应器的发展历程微反应器作为一种创新的化工设备，其发展历程虽然相对较短，但已经取得了显著的进展。
微反应器技术的发展可以追溯到20世纪90年代，当时主要集中在微型化工设备和微流控技术的研究上。
随着科学技术的进步，微反应器的设计和制造逐渐成熟，其应用领域也逐渐扩展。
在微反应器的发展历程中，有几个关键的技术突破值得一提。
首先是微加工技术的出现，使得制造微米级别的反应器成为可能。
其次是微流控技术的不断完善，使得在微尺度上实现精确的流体控制和反应过程成为可能。
随着计算流体力学等数值模拟技术的发展，微反应器的设计和优化也变得更加精确和高效。
在应用方面，微反应器最初主要用于小规模的化学反应研究，如新药开发、催化剂筛选等。
随着技术的发展，其应用领域逐渐扩展到了能源、环保、材料制备等多个领域。
特别是在新能源领域，微反应器在燃料电池、太阳能电池等的研究中发挥着重要作用。
微反应器的发展历程是一个不断创新和拓展的过程。
随着科学技术的不断进步和应用领域的不断扩展，微反应器将在未来的化工生产中发挥更加重要的作用。
三、微反应器的分类与特点随着科技的进步，微反应器作为一种高效、节能的新型反应设备，已逐渐受到广大研究者和工业界的青睐。
微反应器根据不同的分类标准，可以有多种分类方式。
按照结构形式来分，主要包括板式微反应器、管式微反应器、芯片式微反应器等。
微反应器 (1)
2020/05/29
目录
01. 概述 03. 分类 05. 优缺点 07. 现状和前景
02. 结构机理 04. 特征 06. 应用
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01
概述
概述
微反应技术是一种将微结构内在的优势，应用到化学过程的技术和方法，体现 这种技术的设备称为微反应器（microreactor）。
这些微反应器都有一个根本特点,那就是把化学反应控制在尽量微小的空间内, 化学反应空间的尺寸数量级一般为微米甚至纳米。
-三相微反应器部分结构-
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04
特征
特征
几何特性 狭窄规整的微通道、非常小的反应空间和非常大的比表面积。微反应器及其他微通道设备的
通道特征尺寸(当量直径)数量级是微米级。 传递特性
几何特性决定了微反应器内流体的传递特性，进而导致它具有温控好、反应器体积小、转化率和收 率高及安全性能好等一系列超越传统反应器的独特的优越性。 安全特性
结构机理
微反应器在结构上常采用一种层次结构 方式，先以亚单元形成单元，再以单元来形 成更大的单元，依此类推，如图1。这种特 点与传统化工设备有所不同，便于微反应器 以“数增放大”的方式来对生产规模进行方 便地扩大和灵活地调节。
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分类
分类
根据不同的应相态可分为：
气固相微反应器
气液相微反应器
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06
应用
应用
目前在化学工程、合成、化学、制药工业、分析和生物化学过程等领域，微反应器技术 是最有创造性和发展最快的技术之一.
微反应器在中的合成化学中的应用
1.微反应器在传质、换热方面具有较 明显的优势,可以强化混合和精确控温,还 可以大大缩短工艺筛选和工艺放大的周期。
微反应器在化学化工领域中的应用_刘兆利
CHEMICAL INDUSTRY AND ENGINEERING PROGRESS 2016年第35卷第1期·10·化 工 进 展微反应器在化学化工领域中的应用刘兆利，张鹏飞（天津大学化工学院，天津 300072）摘要：微反应器是微型化学反应系统，具有换热和传质效率高、严格控制反应时间、易于放大、安全性能好等特点。
和传统搅拌反应器相比，这些特点使得微反应器在缩短反应时间、大幅度提高化学反应的转化率和产品收率等方面展现出一定的优势。
但微反应器也存在易堵塞，催化剂负载、微通道的设计与制造难度大等问题。
本文介绍了近年来快速发展的微反应器技术，回顾了微反应器的特点，重点探讨微反应器在化学化工领域的应用以及微反应器在精细化工和制药工业、生物化工领域的应用实例，讨论了微反应器目前存在的诸多挑战。
微反应器目前是化学和化工学科的前沿和热点方向，分析表明微反应器仍然有很大的发展空间，有潜力改变化学化工前景。
提出应进一步深入系统地认识微反应器内化学反应以及微通道设计的基本规律和机理，将微反应器技术引入更广泛的反应体系中，加强微反应器的集成化水平。
关键词：微反应器；微通道；微尺度；层流；安全中图分类号：TQ 052 文献标志码：A 文章编号：1000–6613（2016）01–0010–08 DOI ：10.16085/j.issn.1000-6613.2016.01.002Applications of microreactor in chemistry and chemical engineeringLIU Zhaoli ，ZHANG Pengfei（School of Chemical Engineering ，Tianjin University ，Tianjin 300072，China ）Abstract ：Microreactor belongs to the miniature chemical reaction system ，which has some characteristics of high heat- and mass- transfer rates ，strictly-controlled reaction time ，easy scale-up ，excellent safety performance ，and so on. Comparing with the common batch reactors ，advantages of microreactors are reducing reaction time ，greatly promoting conversion and yields. On the other hand ，there are some existing challenges ，such as the clogging problem ，catalyst loading ，design and fabrication of microchannels ，and so on. This paper aims to introduce the microreactor technology ，which has been growing rapidly in recent years. Some of the basic characteristics of microreactor are summarized focusing on applications of microreactor in chemistry and chemical engineering as well as some of typical examples of existing in fine chemical and pharmaceutical industry. A variety of challenges are also discussed. Microreactor is a frontier and hot topic in the research of chemistry and chemical engineering and analysis shows that microreactor still has very big development space and has the potential to change the chemistry and chemical engineering landscape. In the future ，further in-depth and systematic understanding of the regularities and mechanisms of chemical reaction in microreactor and design of microchannels should be emphasized. Introducing the microreactor technology into more reaction systems and further improving the integration level still need to be perfected.Key words ：microreactor ；microchannels ；microscale ；laminar flow ；safety 收稿日期：2015-07-08；修改稿日期：2015-07-29。
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微反应器研究进展与应用龙立 S１４11010５9摘要：微反应器作为微化工系统的核心设备，是实现化工过程强化的重要技术基础，近年来逐渐成为国际化工技术领域研究的热点。
本文介绍了微反应器的原理及其研究进展，阐明了微反应器技术的特点,列举微反应器的应用范围与实例，说明了微反应器的发展前景。
关键词：微反应器,微反应系统。
1绪论微化工技术是20世纪9０年代初顺应可持续发展与高技术发展的需要而兴起的多学科交叉的科技前沿领域。
它是集微机电系统设计思想和化学化工基本原理于一体并移植集成电路和微传感器制造技术的一种高新技术,涉及化学、材料、物理、化工、机械、电子、控制学等各种工程技术和学科。
主要研究对象为特征尺度在微米到数百微米间的微化工系统，常贵尺度的化工过程通常依靠大型化来达到降低产品成本的目的,而微化工过程则注重于高效、快速、灵活、轻便、易装卸、易控制、易直接放大及高度集成等方面[1]。
将部分核心化工装备小型化、微型化的方法是促进化工过程强化的有效手段，它是实现化工过程安全、高效和绿色的重要方法之一[2］。
化工设备的微小型化是现代化工技术发展的一种新理念，它以微尺度流动、分散和传递的基本原理为核心,能够有效强化反应和分离过程，提升生产效率并且大幅缩小设备的体积,有利于化工新过程的快速开发和产业转化。
微型化工器件已成为微型设备的重要组成部分，主要包括微混合器、微型反应器、微型换热器、微化学分析、微型萃取器、微型泵和微型阀门等。
作为微化工技术核心部件的微反应器，其内部通道特征尺度在微尺度范围（10-500μm）,远小于传统反应器的特征尺寸,但对分子水平而言已然非常大,故利用微反应器并不能改变反应机理和本征动力学特性，而是通过改变流体的传热、传质及流动特性来强化化工工程的。
２微反应器微结构反应器（简称微反应器)是重要的微化工设备之一,是实现化工过程微小型化的核心装备。
在微化工过程中微反应器担负起了完成反应过程、提高反应收率、控制产物形貌以及提升过程安分离回收难度和成本、减少过程污染等具有重要的意义。
针对不同过程特点开发出的微反应器不仅形式多样,其配套的工艺技术也与传统化工过程存在一定区别，利用集成化的微反应系统可以实现过程的耦合，因此微反应技术的发展也同时带动了化工工艺的进步。
微反应器起源于2０世纪90年代,21世纪初叶是微尺度反应技术的快速发展期。
在基础研究方面,随着对微尺度多相流动、分散、聚并研究的不断深入,微反应器内多相流型，分散尺度调控机制以及微分散体系的大批量制备规律等问题逐渐被人们深入理解。
基于微反应器内微小的流体分散尺度、极大的相间接触面积等特点可以有效强化相间传质和混合过程,从而为反应过程的强化奠定基础。
研究结果表明,利用微反应器能够有效强化受传递或混合控制的化学反应过程,而这类过程在传统的反应装置内往往难以精确控制，极易产生局部热点、浓度分布不均、短路流和流动死区等问题，微反应器具有的高效混合和快速传递性能是解决这些问题的重要手段。
微反应器的分类。
对于不同相态的反应过程,微反应器可以分为气固催化微反应器、液液催化微反应器、气液微反应器和气液固三相催化微反应器等。
根据输入能量的不同，可分为非动力式微反应器和动力式微反应器。
按照微结构的不同可分为:微通道反应器、毛细管微反应器、降膜式微反应器、多股并流式微反应器、微孔阵列和膜分散式微反应器以及外场强化式微反应器等[４]。
2.1微反应器的微混合机理微反应器具有与大反应器完全不同的几何特性:狭窄规整的微通道、非常小的反应空间和非常大的比表面积[3]。
微反应器及其他微通道设备的通道特征尺寸（当量直径)数量级是微米级。
传统混合过程依赖于层流混合和湍流混合。
微化工系统中,由于通道特征尺度在微米级，雷诺数远＜２０00,流动多呈层流,因此微流体混合过程在很大程度上是主要基于扩散混合机制，而不借助于湍流。
这个过程通常是在很薄的流体层之间进行，其基本混合机理如下。
(1）层流剪切在微混合器内引入2次流，使流动截面上不同流线之间产生相对运动,引起流体微元变形、拉伸继而折叠，增大待混合流体间的界面面积、减少流层厚度。
(2)延伸流动由于流动通道几何形状的改变或者由于流动被加速,产生延伸效应,使的流层厚度进一步减小，改进混合质量。
(3)分布混合在微混合器内集成静态混合元件，通过流体的分割重排再结合效应,减小流层厚度，并增大流体间的界面。
（4)分子扩散分子水平均匀混合的必经之路。
在常规尺度混合器中,只有当剪切、延伸和分布混合使流层厚度降至足够低的水平时,分子水平的混合才有意义。
而在微混合器中,由于微通道当量直径可低至几个微米，依据Fick定律：式中:Ｄ——扩散系数；L——扩散特征尺度；Ｔ——混合时间。
当混合流体处于同一微通道内时，分子扩散路径大大缩短,因此仅依靠分子扩散就可在极短的时间内(毫秒至微秒级)实现均匀混合。
2.２微反应器的特点微反应器的特性决定了它在特定化学和化工领域的应用，有着大反应器无法比拟的优越性,主要表现在以下几个方面。
(1)面积体积比的增大和体积的减小．在微反应设备内，由于减小了流体厚度,相应的面积体积比得到了显著的提高。
通常微通道设备的比表面积可以达到1０00０-50 00０m2/m3,而常规实验室或工业设备的比表面积不会超过l ００0m2/m3或１00 m2/m3。
因此,比表面积的增加除了可以强化传热外,也可以强化反应过程，例如,高效率的气相催化微反应器就可以采用在微通道内表面涂敷催化剂的结构。
目前已有的界面积最大的微反应器为降膜式微反应器，其界面积可以达到2５０00 m2/m3,而传统鼓泡塔的界面积只能达到100m2/m3,即使采用喷射式对撞流的气液接触式反应器的比表面积也只能达到2 000m２/ｍ３左右。
若在微型鼓泡塔中采用环流流动，理论上其比表面积可以达到50 000 m２/m3以上。
（2)小试工艺不需中试可以直接放大:精细化工行业多数使用间歇式反应器。
小试工艺放大到大的反应釜，由于传热传质效率的不同,工艺条件一般都要通过实验来修改以适应大的反应器。
一般的流程都是:小试"中试＂大生产。
而利用微反应器技术进行生产时，工艺放大不是通过增大微通道的特征尺寸,而是通过增加微通道的数量来实现的。
所以小试最佳反应条件不需要做任何改变就可以直接进入生产。
因此不存在常规反应器的放大难题。
从而大幅度缩短了产品由实验室到市场的时间。
这一点对于精细化工行业,尤其是惜时如金的制药行业，意义极其重大[5]。
(３)对反应温度的精确控制:极大的比表面积决定了微反应器有极大的换热效率，即是反应中瞬间释放出大量热量，也可以及时移出,维持反应温度不超过设定值。
而对于强放热反应,常规反应器中由于混合速率及换热效率不够高,常常会出现局部过热现象,导致副产物生成,收率和选择性下降。
在精细化工生产中，如果不能及时导出剧烈反应产生的大量热量，就会发生冲料事故甚至爆炸。
(4）对反应时间的精确控制:常规的单锅反应,往往采用逐渐滴加反应物,以防止反应过于剧烈，这就造成一部分先加入的反应物停留时间过长。
对于很多反应，反应物、产物或中间过渡态产物在反应条件下停留时间一长就会导致副产物的产生。
而微反应器技术采取的是微管道中的连续流动反应,可以精确控制物料在反应条件下的停留时间。
一旦达到最佳反应时间就立即传递到下一步或终止反应，这样就能有效消除因反应时间长而产生的副产物。
(5)物料以精确配比瞬间混合:对于那些对反应物料配比要求很精确的快速反应，如果搅拌不好,就会在局部出现配比过量，产生副产物,在常规反应器中几乎无法避免,而微反应器的反应通道一般只有数十微米,可以精确按配比混合，避免副产物生成。
（６)结构保证安全性：由于换热效率极高，即使反应突然释放大量热量，也可以被吸收，从而保证反应温度在设定范围内,最大程度地减少了发生安全事故和质量事故的可能性。
而且微反应器采用连续动反应，在反应器中停留的化学品量很少,即使万一失控,危害程度也非常有限。
(７）良好的可操作性：微反应器是密闭的微管式反应器，在高效微换热器的配合下实现精确的温度控制，它的制作材料可以是各种高强度耐腐蚀材料，因此可以轻松实现高温、低温、高压反应。
另外，由于是连续流动反应，虽然反应器体积很小,产量却完全可以达到常规反应器的水平。
当然, 微反应器技术也有自身的局限性, 并不是所有的化学反应都适合在微反应器中进行。
首先, 微反应器的通道尺寸很小, 很容易被固体颗粒堵塞;其次微反应器内的体积很小, 反应物在其中的停留时间通常很短。
如果一个反应具有以下特点，那么微反应器将不是合适的选择: 很慢的液-固反应,反应无放热或吸热现象，传统工艺的选择性和收率已经很高的反应[6]。
2.3微反应器适合的反应类型及其应用放热剧烈的反应对放热剧烈的反应,常规反应器一般采用逐渐滴加的方式，即使这样,在滴加的瞬时局部也会过热而产生一定量的副产物。
微反应器由于能够及时导出热量,反应温度可实现精确控制，因此消除了局部过热,显著提高反应的收率和选择性[7]。
反应物或产物不稳定的反应某些反应物或生成的产物很不稳定，在反应器中停留时间一长就会分解而降低收率。
微反应器系统是连续流动体系,而且反应物的停留时间可以精确控制，因此可避免常规反应器中出现的由于反应物或产物不稳定而分解的情况。
反应物配比要求很严的快速反应某些反应对反应物配比要求很严格,其中某一反应物过量就会引起副反应,如要求单取代的反应，会有二取代和三取代产物生成。
微反应器系统可以瞬时达到均匀混合,这就避免了局部过量的问题,使副产物减少到最低。
危险化学反应以及高温高压反应某些易失控的化学反应,一旦失控,就会造成反应温度急剧升高，压力急剧增加，引起冲料，甚至引发爆炸。
微反应器由于反应热可以很快导出，而且又是连续流动反应，在线的化学品量很少，因此从安全性的角度考虑,微反应器非常适合此类反应。
纳米材料和需要产物颗粒均匀分布的固体生成反应由于微反应器能实现瞬时混合,对于形成沉淀的反应，颗粒形成、晶体生长的时间基本一致,因此得到的颗粒粒径具有窄分布的特点。
对于某些聚合反应，有可能得到聚合度窄分布的产品。
由于微反应器技术所表现出来的优势,近年来它在工业生产上也得到越来越多的应用。
据统计,目前已有20多家工厂在使用微反应器技术。
很多欧洲公司和研究机构, 尤其是大型的化工和医药公司都在致力于开发和应用基于微反应器的新生产工艺。
2．４微反应器发展存在的问题微反应器研究已经成为世界范围内化工传质传热科研热点，目前还存在以下两个问题:(1)工业化实现复杂:首先，微设备数增放大，虽然降低了放大成本，但其处理能力还较小，一般只适合生物制药、精细化工等处理量相对较小的领域。
对于大处理量要求的化工生产还有待于研究新型的微混合设备。