反应设备微反应器
微通道反应器基础知识
一、了解微通道反应器微通道反应器介绍微通道反应器本质上讲是一种连续流动的管道式反应器。
它包括化工单元所需要的混合器、换热器、反应器控制器等。
目前，微通道反应器总体构造可分为两种：一种是整体结构，这种方式以错流或逆流热交换器的形式体现，可在单位体积中进行高通量操作。
在整体结构中只能同时进行一种操作步骤，最后由这些相应的装置连接起来构成复杂的系统。
另一种是层状结构，这类体系由一叠不同功能的模块构成，在一层模块中进行一种操作，而在另一层模块中进行另一种操作。
流体在各层模块中的流动可由智能分流装置控制对于更高的通量，某些微通道反应器或体系通常以并联方式进行操作。
二、微通道反应器的原理微反应器主要是指以表面科学与微制造技术为核心，经过微加工和精密技术制造的一种多通道微结构小型反应器，而微反应器的通道尺寸仅有亚微米和亚毫米级别。
除此以外因为微反应器有优于传统化工设备1-3个数量级的传热/传质特性，所以特别适合做高放热和快速反应的实验。
而微反应器原理想必很多人都想了解一下.微化工技术思想源自于常规尺度的传热机理。
对于圆管内层流流动，管壁温度维持恒定时，由公式(1)可见，传热系数h与管径d成反比，即管径越小，传热系数越大；对于圆管内层流流动，组分A在管壁处的浓度维持恒定时，传质系数kc与管径成反比(公式(2)),即管径越小，传质系数越大。
由于微通道内流动多属层流流动，主要依靠分子扩散实现流体间混合，由公式(3)可知，混合时间t与通道尺度平方成正比。
通道特征尺寸减小不仅能大大提高比表面积，而且能大大强化过程的传递特性。
Nu = hd∕k=3.66(l)Sh = kc∕DAB=3.66 ⑵t=d 2/DAB⑶其中NU为努塞尔数、Sh为谢伍德数、D为扩散系数。
化工过程中进行的化学反应受传递速率或本征反应动力学控制或两者共同控制。
就瞬时和快速反应而论，在传统尺度反应设备内进行时，受传递速辛控制，而微尺度反应系统内由干传递速率呈数量级提高，因此这类反应过程速率将会大幅度提高；如氧碘化学激光器中的激发态氧发生器（氯气用双氧水碱溶液反应）、烧类直接氟化。
微反流程
微型反应器首先介绍一下910实验室的微型反应器，本反应器为固定床反应器。
催化剂最大用量为10lm。
反应器内部常温~550℃。
反应器内部最大压力5MP。
液体原料流量0.01~10ml/min。
吹扫器为N2。
可同时两股进气，使用前请注意您的反应条件是否符合该设备操作要求。
1、微型反应器上所有的阀门处于关闭状态，旋转阀门处于关闭最大状态。
以防在给定压力的时候将压力表损坏。
特别注意吹扫阀门的关闭情况，以免损坏。
2、电源总阀打开，打开计算机，将小优盘插入。
打开反应器开关，上面总开关打开，下面（第一个）开手动开关。
3、很久没有用过的反应器在启动后，要严格检查装置的气密性，冲入N2将压力稳定在5MP，保持至少20min，且检查装置后面连接处是否漏气。
如果漏气将压力卸掉，修整后重新的试压。
4、实验装置的吹扫，将反应器进行适当吹扫。
清除反应器内部的残留物质等。
5、待系统稳定后，关闭手动开关，计算机将温度设定为实验反应温度，此时反应炉开始加热。
待温度不在上升时（一般比设定值低5℃），开始确定恒温区的测量。
记录最低点温度，向上将热电偶缓慢向上拔出，每次20mm，记录温度。
温度会先上升后下降，在最高温度的±2℃范围内为恒温区。
300度时恒温区为12cm。
温度降低一般恒温区增长。
6、装填反应器，将处理好的石英砂装入反应器，之后将催化剂缓慢的装入反应器，注意催化剂必须装在恒温区。
之后再装入石英砂。
（注：反应器外径12mm，内径3mm）。
将反应管安装好，关闭反应炉。
7、调节反应压力，通过控制反应器前后阀门的开关开度来进行调节。
稳定后，打开泵开关，将泵进行简单清洗后，调节温度控制系统，控制反应温度稳定，调节液体流量，将液体打入反应釜。
打开冷却回流水，调节气象色谱取样与测定时间，实验开始。
8、试验结束后，液相产物通过气液分离器放出。
9、试验结束后，用无水乙醇或者丙酮将泵彻底清洗，放映。
微通道反应器的分类介绍
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。
微反应器又可分为气固相催化微反应器、液液相微反应器、气液相微反应器和气液固三相催化微反应器等。
1.气固相催化微反应器由于微反应器的特点适合于气固相催化反应，迄今为止微反应器的研究主要集中于气固相催化反应，因而气固相催化微反应器的种类最多。
最简单的气固相催化微反应器莫过于壁面固定有催化剂的微通道。
复杂的气固相催化微反应器一般都耦合了混合、换热、传感和分离等某一功能或多项功能。
运用最广的甲苯气-固催化氧化。
2.液液相反应器到目前为止，与气固相催化微反应器相比较，液相微反应器的种类非常少。
液液相反应的一个关键影响因素是充分混合，因而液液相微反应器或者与微混合器耦合在一起，或者本身就是一个微混合器。
专为液液相反应而设计的与微混合器等其他功能单元耦合在一起的微反应器案例为数不多。
主要有BASF设计的维生素前体合成微反应器和麻省理工学院设计的用于完成Dushman化学反应的微反应器。
3.气液相微反应器一类是气液分别从两根微通道汇流进一根微通道，整个结构呈T字形。
由于在气液两相液中，流体的流动状态与泡罩塔类似，随着气体和液体的流速变化出现了气泡流、节涌流、环状流和喷射流等典型的流型，这一类气液相微反应器被称做微泡罩塔。
另一类是沉降膜式微反应器，液相自上而下呈膜状流动，气液两相在膜表面充分接触。
气液反应的速率和转化率等往往取决于气液两相的接触面积。
这两类气液相反应器气液相接触面积都非常大，其内表面积均接近20000m2/m3，比传统的气液相反应器大一个数量级。
4.气液固三相催化微反应器气液固三相反应在化学反应中也比较常见，种类较多，在大多数情况下固体为催化剂，气体和液体为反应物或产物，美国麻省理工学院发展了一种用于气液固三相催化反应的微填充床反应器，其结构类似于固定床反应器，在反应室(微通道)中填充了催化剂固定颗粒，气相和液相被分成若干流股，再经管汇到反应室中混合进行催化反应。
微通道反应器性能特点
微反应器其实就是一种连续流动的管式反应器。
它包括化工单位所需要的混合器、换热器、反应器控制器等。
微反应器有着极好的传热和传质能力，可以实现物料的瞬间均匀混合和的传热，因此许多在常规反应器中无法实现的反应都可以微反应器中实现。
1、微通道反应器的特点和常规的反应器相比微反应器有着许多优势，我们可以从以下的方法了解到。
（1）比表面积大，传递率高，接触时间短，副作用少：微通道特征尺度较小，约为5000—50000m2m，单位体面积上传热、传质能力有显著增强。
（2）快速、直接放大：传统放大过程存在着放大效应，通过增大生产设备的体积和规模达到放大的目的，过程耗时耗力，并且不能根据市场需求立即做出相应的反应，具有滞后性。
微反应系统呈多通道结构，每一个通道相当于一个独立的反应器，在扩大生产的时候不需要对反应器尺寸进行放大，只需并行增加微反应器数量，就是所谓的“数增放大”。
（3）安全性高：大量热量也可以及时移走，从而保证反应温度维持在设定范围内，极大地减少了发生事故的可能性。
（4）操作性好：微反应系统是呈模块结构的并行系统，具有较好的便携性，可以实现在产品使用地分散建设并就地生产、供货，真正实现将化工厂便携化，并且可以根据市场情况增减通道数和更换模块来调解生产，具有很高的操作弹性。
目前很多实验都可以适用于微通道反应器，但是也有一些反应不适用。
而且目前来说很难界定，因为每个反应的特性不同，但一般认为，现有的合成反应有20-30%可以通过微通道反应器进行技改。
同时利用微通道反应器，我们可以将大约20%-30%过去认为是危险的工艺流程进行实现。
也就是说目前来看有接近30-50%的化工工艺可以通过微通道反应器进行技改。
微通道反应器独特的结构给它带来了一系列的性能，故它被应用到许多领域中。
例如对于小规模的光化学过程，采用透明的微反应器可有利于薄流体层靠近辐射源。
目前微通道反应器在化工工艺过程的研究与开发中已经得到广泛的应用，商业化生产中的应用正日益增多。
什么是微反应器
微反应器作为一种新型化工反应设备，是一种利用微加工技术集换热、混合、反应、分离等基本操作单元于一体的装置。
在很多领域微反应技术的微都反应器表现出来诸多的优势，解决了实验在环境、安全、成本、产品质量等方面的问题。
所以包含医药化工领域在内的很多领域都在致力于微反应技术的开发和应用。
一、微反应器的特点1、微反应器内部有百万乃至千万条连续流动的通道，一般这种反应器的工艺流微通道尺寸一般在500微米以内，比表面积大，传递速率高，接触时间短，副产物少等特点。
2、与传统放大过程相比，通过增大生产设备体积和规模达到放大的目的费时费力，并且对于市场需求无法做出及时反映，具有滞后性的特点。
而微反应器体内因为有大量的连接通道机构，并且每个通道都具有一个独立的反应器，在扩大生产的时候，不需要进行尺寸放大，只需要进行增加微反应器的数量即可拥有较高的产量。
3、因为反应发生的时候大量的热量被及时被带走，保证了反应温度可以维持在设定的范围之内，大大减少了人为因素发生的可能性。
4、因为微反应器系统是呈模块结构并行的系统，具有良好的便携性。
可实现在产品使用地分散建设并就地生产、供货，真正实现将化工厂便携化，并可根据市场情况增减通道数和更换模块来调节生产，具有很高的操作弹性。
二、微反应器的分类微反应器包括化工单元所需要的混合器、换热器、反应器控制器等。
目前，微反应器总体构造可分为两种：1、一种是整体结构，这种方式以错流或逆流热交换器的形式体现，可在单位体积中进行高通量操作。
在微反应器的整体结构中只能同时进行一种操作步骤，最后由这些相应的装置连接起来构成复杂的系统。
2、另一种是层状结构，这类体系由一叠不同功能的模块构成，在一层模块中进行一种操作，而在另一层模块中进行另一种操作。
流体在各层模块中的流动可由智能分流装置控制对于更高的通量，某些微通道反应器或体系通常以并联方式进行操作。
上海惠和化德生物科技有限公司，是一家专注于微反应器连续工艺开发及工业化的创新性高科技公司。
微反应器系统设计
微反应器系统设计
系统组成与功能
系统组成与功能
微反应器系统概述
1.微反应器是一种用于化学反应的微型化设备，具有高度集成、高效传质和传热等优点。 2.微反应器系统由反应器、混合器、控制器等多个部分组成，各部分协同工作实现化学反应的高效 进行。 3.微反应器系统在设计上需要考虑化学反应的特性、流体的流动性和传热传质等因素。
▪ 微尺度效应
1.微尺度效应是指微反应器中由于尺度缩小而带来的流体行为 的变化。 2.微尺度下，流体的惯性力减小，粘性力占主导地位，导致流 体的流动行为发生变化。 3.微尺度效应对反应流体的混合、传质和传热等行为都有重要 影响。
反应流体动力学
▪ 流动行为
1.微反应器中的流动行为包括层流和湍流，流动行为对反应效率和产物质量有重要影响。 2.层流流动有利于反应的均匀混合和传热，提高反应效率。 3.湍流流动可以增强传质和传热，但也可能导致反应的不均匀性和副产物的生成。
控制系统与优化
控制系统软件设计
1.控制系统软件需要实现与硬件的通讯和数据交互。 2.软件设计需要考虑反应过程的特性和需求，以实现最佳的控制效果。
先进控制算法应用
1.引入先进控制算法，如神经网络、模糊控制等，可以优化控制系统的性能。 2.这些算法能够更好地处理非线性、时变等复杂反应过程，提高控制精度和鲁棒性。
控制系统与优化
▪ 优化目标与评估指标
1.控制系统的优化目标可能包括提高产率、降低能耗、提高产 品质量等。 2.评估控制系统性能的主要指标包括稳态误差、响应速度、抗 干扰能力等。
微反应器的发展的意义和前景
微反应器是一种反应物质在微米级别通道内连续流动、发生反应、同时实现换热的装备。
他具体传统反应器所不具备的恒温、传热、传质、生产效率高等诸多优点，所以包含医药、饮料、化工、颜料、树脂、科研等多个领域有着广泛的应用。
本篇主要对微反应器的意义和发展的前景意义做出概述。
一、微反应技术发展的意义微反应成套技术属于国家产业结构调整目录鼓励发展的先进实用化工生产技术，具有投资小、占地少、能耗低、收率高、品质优、环境友好的特点，可实现连续、稳定、大规模、清洁化生产。
因此，该技术还可拓展用于含能材料、医药中间体合成等领域，对传统化工生产的转型升级意义巨大。
微反应成套技术实现了从实验室到工业化的完整跨越，具有两个方面的重大科学意义：第一，将微化工技术的过程强化及微型化、系统风险分散、并行放大与柔性生产模式从科学原理转变为技术现实，实现了微反应硝化成套技术工业化应用的重大技术突破，为现代化工技术提供了一种全新的工业化生产理念和方式。
第二，微反应硝化成套技术作为具有完全自主知识产权的高新技术，有力促进了我国化工技术水平跨越式进步，对我国含能材料、医药中间体合成等产业的现代化转型升级开辟了新的思路和方法，为能源、化工、军工和医药等行业提供了安全高效的生产解决方案。
二、前景与展望近几年，微反应器在制备无机颗粒材料的研究方面取得了很多成果，具有很大的潜力和应用前景。
微化学工艺在各领域中的应用随着不同领域之间合作研究的加强而不断增加，利用微反应器可以合成半导体材料、金属、聚合物等，与传统的反应器相比，颗粒的尺寸大大减少，达到纳米级。
但是利用微流体技术合成纳米颗粒和生物材料仍处于初期阶段，存在一些难度，如微通道堵塞、监测与控制问题，有待进一步研究开发。
在未来，利用微流体技术可以开发出大量的新型材料。
所以我们有必要相信微反应器将在化学工业中发挥出巨大的作用。
上海惠和化德生物科技有限公司，是一家专注于微反应器连续工艺开发及工业化的创新性高科技公司。
微反应技术概述
微反应技术微反应技术概述概述概述“微反应器“也被称为“微通道”反应器（Microreactor, Micro-channel reactor）， 是微反应器、微混合器、微换热器、微控制器等微通道化工设备的通称。
自20世纪90年代中期微反应技术兴起以来，由于其独特的特色和优势得以迅速发展并成为科研院校和企业界共同的研究热点；不但取得了很多令人瞩目的研究成果，而且在医药、农药、特种材料以及精细化工产品及中间体的合成中得到了越来越多的应用（参见图1，微反应器技术领域历年来的专利申请情况）。
尤其进入本世纪以后，各大跨国公司也开始关注这一新兴技术，纷纷成立专门的微反应技术部门开展在其相关工业领域的应用研究；同时开发微反应技术的公司之间也强强联合，以期进一步拓展微反应技术在工业生产中的应用。
美国化学会权威杂志 Chem & Engineering News 于2010年3月1日刚刚报道了瑞士Lonza公司和德国拜耳Ehrfeld Mikrotechnik BTS （EMB）公司相互合作的进展。
在可以预见的未来，这一技术必将得到广泛应用（参考文献：Chemical Reviews 2007, 107, 2300-2318.）。
图1 微反应器技术领域历年来的专利申请情况1．连续化微通道反应器的特征及其优势连续化微通道反应器的特征及其优势“微反应器“从本质上讲是一种连续流动的管道式反应器；反应器中的微通道利用精密加工工艺制造而成，特征尺寸通常在10－1000微米之间。
由于微反应器内工艺流体的通道尺寸非常小，相对于常规管式反应器而言其比表面积体积比非常大（可达10,000－50,000 m2/m3，见图2），因此微反应器具有极高的混合效率（毫秒级范围实现径向完全混合）、极强的换热能力（传热系数可达25,000 W/(m2•K))和极窄的停留时间分布（几乎无返混，基本接近平推流）。
“微反应器”的两大特征--- 比表面积大以及连续操作方式，使得我们对反应工艺的精确控制成为可能。
微反应器的原理
微反应器是现代技术的结晶，它在传热、传质、恒温等性能方面和传统的反应器相比具有较大的优势。
合成材料大规模生产存在的难题是安全性较差感度较高，往往伴随着强放热现象，控制不好非常容易产生爆炸现象。
而微反应器是利用微加工技术制造的一种流体流动通道，是特征尺寸在数百微米内的化学反应器。
而微反应器在传热、安全等方面有着独特的优势，将微反应器应用于含能材料的合成是未来含能材料生产发展的重大趋势之一。
一、关于微通道反应器微反应器，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。
二、工作原理设备内的反应放出的热量是与体积成正比的，因为反应是发生在整个设备内部的。
但是这些热量从体系内移除是通过表面的，也就是说同设备的表面积成正比。
对于一个圆柱形容器，不考虑两端的情况下，它的体积与半径立方成正比，面积与半径平方成正比。
在这里我们再说一下比表面积的概念，它是设备换热面积与体积的比值，比表面积越大设备的移热能力就越强。
同时我们可以看到比表面积与半径成反比，也就是说半径越大的设备换热能力越差。
换热能力这在化工中对工艺的影响也是明显的。
比如说酸碱中和反应，比如说用烧碱中和硫酸。
工厂里做这个操作可能需要半个小时到一个小时的时间，实际上这个反应很快，大概在毫秒级。
但是这个反应放热，必须要把热量移走，因此在工厂里面只能一点一点的把烧碱加到反应釜里，然后反应釜用冷却水冷却。
烧碱的加料速度完全取决于反应釜的移热能力，反应本身可以很快，你可以一下吧烧碱全部加进去，但是放热问题解决不了，溶液会升温甚至沸腾，非常危险。
如果有有一个设备能够瞬间把反应热移走，那么烧碱就可以快速加入，节省大量操作时间。
这就是微通道的意义，我们可以把通道做的很小，然后让一些放热非常强的反应也可以安全快速地进行。
一氧化碳催化微反应器
一氧化碳催化微反应器一氧化碳催化微反应器（Catalytic Microreactor for Carbon Monoxide）是一种用于催化一氧化碳转化反应的微型反应器。
它具有较小的尺寸和高比表面积，能够实现高效催化反应。
下面将详细介绍一氧化碳催化微反应器的原理、制备方法、应用领域以及未来发展方向。
一氧化碳催化微反应器的原理是利用催化剂对一氧化碳进行催化氧化反应，将有害的一氧化碳转化为二氧化碳，从而减少空气中的一氧化碳浓度。
常用的催化剂包括铜、镍、钯、铂等金属及其合金。
这些催化剂具有高催化活性和选择性，能够在相对较低的温度下实现一氧化碳的催化氧化。
将上述催化剂负载在高比表面积的载体上，可以进一步增加催化反应的效率。
制备一氧化碳催化微反应器的方法主要有微纳加工法和有机-无机杂化法。
微纳加工法利用微波辊筒等微纳加工设备，在微尺度上制备催化剂载体和反应通道。
有机-无机杂化法则是通过有机和无机材料的界面反应，将催化剂载体与反应通道结合在一起。
这些制备方法能够获得高精度和高稳定性的一氧化碳催化微反应器。
一氧化碳催化微反应器在环境保护、能源转化等领域具有广泛的应用。
首先，在环境保护方面，一氧化碳是一种有毒气体，会对人体健康和环境造成危害。
一氧化碳催化微反应器可以将一氧化碳转化为二氧化碳，减少空气中的有害物质浓度，提高空气质量。
其次，在能源转化方面，一氧化碳是一种重要的中间产物，可以用于合成天然气和合成石油等燃料。
一氧化碳催化微反应器可以实现一氧化碳的高效转化，提高燃料的产量和质量。
未来一氧化碳催化微反应器的发展方向主要包括催化剂的改进和反应器性能的提高。
首先，研究人员可以设计新型催化剂，提高催化剂的催化活性和选择性。
例如，发展可再生能源催化剂，利用可再生能源进行催化反应。
其次，可以进一步优化反应器结构，提高反应通道的传质和传热效果。
最后，将一氧化碳催化微反应器与其他反应器相结合，实现多步反应的连续进行，提高反应的效率和产量。
微通道连续流微反应器
微通道连续流微反应器
微通道连续流微反应器是一种利用微通道结构实现的连续流微反应的装置。
它将微通道结构与化学反应相结合，利用微米级别的尺度和高表面积与体积比，实现了快速、高效、可控的化学反应过程。
微通道连续流微反应器具有以下特点：
1. 小尺寸：微通道装置的尺寸通常在毫米到微米级别，相比传统的反应器体积更小。
这使得反应物质可以更快速地在通道中流动，并且可以实现高比表面积。
2. 高传质速率：微通道反应器的尺寸小，反应物质只需经过短距离即可到达反应位点，使得反应物质在单位时间内与反应位点接触的次数增多，反应速率加快。
3. 独特的传质特性：微通道反应器可以实现高剪切、高湍流等传质方式，这些传质方式可以提高反应物质的传质速率，促进反应过程。
4. 可控性好：微通道反应器可以实现对反应条件的精确控制，如温度、压力、溶剂浓度等，从而实现高度可控的反应过程。
借助微通道连续流微反应器，可以在反应速率较快的情况下，实现高效、连续的化学反应过程。
这种连续流反应方式较传统的分批反应方式具有更高的反应效率和产品纯度，且操作更为
简便、安全。
微通道连续流微反应器在有机合成、催化反应、生物化学等领域都有广泛应用潜力。
微型反应器技术在有机合成化学中的应用
微型反应器技术在有机合成化学中的应用有机合成化学是用于制备化合物的一门科学，它涉及到一系列的化学反应。
这些反应需要优化，因为它们通常比较危险，需要高温和高压等条件，并且需要耗费大量的时间和资源。
因此，微型反应器技术的出现改变了有机合成化学的现状。
微型反应器是一种用于处理小规模试验的设备。
它可以在非常短的时间内完成反应，而且具有高效、高稳定性和高可重复性等特点。
微型反应器通常由微型反应器芯和微流体控制系统组成。
微型反应器技术的应用可以分为以下几个方面：1. 合成新化合物微型反应器技术可以用于合成新的化合物。
通过微型反应器技术，可以进行多步反应，并在每个步骤中得到高产率和高选择性的产物。
因此，微型反应器技术可以帮助化学家们发现新的化合物。
2. 加速化学反应的速度微型反应器技术可以加速化学反应的速度。
在微型反应器中，反应物可以更快地溶解，反应也可以更快地进程。
因此，微型反应器技术可以缩短化学反应的时间，提高反应的效率。
3. 优化反应条件微型反应器技术可以优化反应条件。
在微型反应器中，温度、压力和反应物的浓度可以更容易地精确控制。
因此，微型反应器技术可以优化反应条件，提高反应的效果。
4. 减少反应过程中的废物微型反应器技术可以减少反应过程中的废物。
在微型反应器中，反应物可以更充分地利用，废物的数量也会减少。
因此，微型反应器技术可以降低成本和环境污染。
微型反应器技术在实践中的应用有很多。
例如，通过微型反应器技术，可以合成新的药物分子，用于治疗疾病。
这种方法比传统的合成方法更快、更有效，可以为药品研发带来革命性的突破。
除此之外，微型反应器技术还可以应用于有机合成化学之外的其他领域。
例如，在化学传感器和能量储存设备中，微型反应器技术可以用于制备新材料。
总之，微型反应器技术是一种非常有前景的技术，可以应用于有机合成化学的多个领域。
这种技术不仅可以加速反应、提高效率，还可以降低成本和减少环境污染。
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
微反应器引言微反应器设备根据其主要用途或功能可以细分为微混合器，微换热器和微反应器。
由于其内部的微结构使得微反应器设备具有极大的比表面积，可达搅拌釜比表面积的几百倍甚至上千倍。
微反应器有着极好的传热和传质能力，可以实现物料的瞬间均匀混合和高效的传热，因此许多在常规反应器中无法实现的反应都可以微反应器中实现。
关键词：微反应器；微通道反应器；微反应技术1．微反应器的定义微反应器，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。
微反应器是一个比较广泛的概念，并有很多形式，既包括传统的微量反应器，也包括聚合反应器、反相胶束条纹反应器、微聚合反应器和固体模板微反应器等。
这些微反应器的对化学反应的共同特点是将其控制在极其微小的空间内，反应通道的平均尺寸一般为微米甚至纳米。
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。
2．微反应器可能实现的过程用传统的釜式反应器，反应放出的热量不能及时的释放，反应温度不能精确控制。
因此反应速度常常被人为的加以限制，否则可能会发生爆炸。
利用微反应器能克服釜式反应器的缺点。
如果关于微反应器的这个预言是正确的，那么这将是对化工工艺的一次彻底的改革。
这种新化工工艺必然会有广阔的应用前景。
许多学术报道都做了传统反应器与微反应器的比较，并发现应用微反应器比传统反应器更能强化反应过程。
3．微反应器的分类微反应器研究在逐渐发展中，现在还难以给微反应器进行准确的分类。
对微反应器的分类可以借助传统反应器的分类标准。
微反应器的类型按照不同的分类方法有多种类型。
首先根据操作模式微反应器可分为半连续式微反应器、间歇微式微反应器和连续式微反应器；根据不同的能量输入源，可将其分为主动微混合器和被动微混器。
其次根据用途的不同又可将微反应器分为实验型微反应器和生产型微反应器两大类，其中前者的主要用于检测催化剂性能、筛选药物及工艺设计和优化等。
反应设备微反应器PPT
控制精确：微反应器可以实现精 确控制，提高反应效率
A
B
C
D
高效传热：微反应器传热效率高， 反应速度快
安全性高：微反应器降低了反应 风险，提高了安全性
微反应器的应用范围
化学合成：药物、精 细化学品、聚合物等
生物技术：生物制药、 生物燃料、生物催化 剂等
03
土壤修复：微 反应器可用于 处理受污染的 土壤，提高修 复效率。
04
固废处理：微 反应器可用于 处理固体废物， 如污泥、废渣 等，提高处理 效率。
制药行业的实际应用案例
01
药物合成：提高反应效率，降低成本
03
药物筛选：高通量筛选药物，提高筛选效率
05
药物研发：加速药物研发进程，提高研发成 功率
性
政策支持：政 府加大对微反 应器产业的扶 持力度，推动
产业化发展
国际竞争：微 反应器在国际 市场上具有竞 争力，有利于 提升我国化工 产业的国际地
位
微反应器的实际应用 案例
化工行业的实际应用案例
微反应器在精细化工中的应用： 提高反应效率，减少副产物， 降低能耗
微反应器在石油化工中的应用： 提高原油加工效率，降低能耗， 减少环境污染
反应设备微反应器PPT
目录
微反应器简介
微反应器的市场前 景
微反应器的技术原 理
微反应器的实际应 用案例
微反应器的优势 总结与展望
微反应器简介
什么是微反应器
01
02
03
04
微反应器是一 种用于化学反 应的微型设备
特点：体积小、 效率高、能耗 低
应用领域：化 学、生物、医 药、材料等
优点：易于控 制、减少污染、 提高安全性
- 1、下载文档前请自行甄别文档内容的完整性，平台不提供额外的编辑、内容补充、找答案等附加服务。
- 2、"仅部分预览"的文档,不可在线预览部分如存在完整性等问题,可反馈申请退款(可完整预览的文档不适用该条件!)。
- 3、如文档侵犯您的权益，请联系客服反馈,我们会尽快为您处理(人工客服工作时间：9:00-18:30)。
右图是用LIGA方法加工的 微反应器通道
共有50个反应单元,每个 反应单元的尺寸为3 cm×1.5 cm,通道宽50μm, 深150μm，用于某催化反 应器
8.3 微反应器 8.3.2 微反应器的结构及制造工艺
三、微反应器的封装技术
微反应器常用的封装技术有如下四种:
热键合技术：把两片抛光的硅或玻璃面对面地接触,高温下使相邻原
1996年前后, Lerous和Ehrfeld等各自撰文系统阐述了微反应器在化学工 程领域的应用原理及其独特优势； 自1997年开始，每年举办一届以“微反应技术”（Microreaction Technology）为主题的国际会议； 2003年4月召开的第一届“微通道和微小型通道”国际会议 （International Conference on Microchannels and Minichannels）， 限定通道的特征尺度在10μm~3mm范围内。
(2)快速、直接放大， 传统放大过程存在着放大效应,通过增大生产设备体积和规模达到 放大目的,过程耗时费力。而微反应系统呈多通道结构,每一通道相 当于一独立反应器,在扩大生产时不再需要对反应器进行尺度放大, 只需并行增加微反应器的数量,即所谓的“数增放大”。
(3)安全性高 大量热量也可以及时移走,从而保证反应温度维持在设定范围以内, 最大程度上减少了发生事故的可能性。
微反应系统的层次结构
8.3 微反应器 8.3.2 微反应器的结构及制造工艺
二、微反应器的加工技术
微反应器材料的选择取决于介质的腐蚀性能、操作温度、操作压力、加工 方法等。常用的材料有：
硅：硅的密度小(2.3 g/cm3)；熔点高（1400℃）,约为铝的两倍；热膨胀
系数小，只有铝的十分之一；单晶硅的屈服强度比不锈钢大三倍；硅具有 各向异性,便于进行选择性刻蚀。
不锈钢：具有良好的延展性,加工方便,成本低廉,且易与外部连接。多用
在一些强放热的多相催化微反应器中。
玻璃：化学性能稳定,且具有良好的生物兼容性, 制作的微反应器还有利
于观察内部反应。
陶瓷：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,故常用于高温和强腐蚀的场合, 缺点是耗费时间长,价格昂贵。
板片采用扩散焊实现连接密封。
8.3 微反应器 8.3.2 微反应器的结构及制造工艺
三、微反应器的封装技术
右图是路易斯安那理工大学设计 的把环己胺脱氢为苯的微反应器 设计图，尺寸为20×14×3 mm。
由三部分组成,上部是用聚二甲基 硅氧烷制作的端盖,中间是用钯 (Pd)制成的折叠式隔膜,下部则是 用硅制成的反应室,三者之间用聚 酰亚氨粘接,该反应器能工。
8.3 微反应器 8.3.2 微反应器的结构及制造工艺
二、微反应器的加工技术
微反应器常用加工技术可分为三类:
一是由IC(集成电路)平面制作工艺延伸而来的硅体微加工技术：
包括湿法刻蚀（各向同性刻蚀和各向异性刻蚀)、干法刻蚀（溅射刻蚀、 等离子刻蚀）
二是超精密加工技术：微细放电加工(micro-EDM）、激光束加工、
8.3 微反应器
8.3.3 微反应器的特点及应用
一、特点（优点）
(1)比表面积大,传递速率高,接触时间短,副产物少 微反应通道特征尺度小, 单位体面积上传热、传质能力、反应速率 显著增强。微通道设备的比表面积可以达到10000～50000 m2/m3， 传热系数高达2000~20000W/(m2·K）。
电子束加工和离子束加工。
三是LIAG工艺：包括光刻、电镀和压模三步的组合技术,由德国喀尔斯
鲁厄核研究中心发明。
8.3 微反应器 8.3.2 微反应器的结构及制造工艺
二、微反应器的加工技术
微细放电加工高精度喷嘴
干法刻蚀制作的微混合器部件
激光束加工用于萃取的薄膜微孔
8.3 微反应器 8.3.2 微反应器的结构及制造工艺
三、微反应器的封装技术
右图是华东理工大学化工机械研究所 制作的一台用于甲醇水蒸汽重整制氢 微反应器。尺寸为40×40×8mm。
板片共有三种,其中盖板两片,隔离板 6片, 槽道板5片,均为铁-铬-铝不锈 钢片,每片厚度6.5 mm。三种板上的 定位圆孔以及隔离板上的改善液体分 布的三角形孔都是用放电加工方法加 工的,而槽道板上的微槽道则采用了 湿法刻蚀。
粘接：常用于异种材料的连接, 简便廉价,但不适于温度太高的场合。
8.3 微反应器 8.3.2 微反应器的结构及制造工艺
三、微反应器的封装技术
右图是德国Mikrotechnik Mainz研究所研制的微换 热器的, 板片之间采用扩 散焊实现连接密封,最后 再用螺栓与两端封头连接。
8.3 微反应器 8.3.2 微反应器的结构及制造工艺
8.3 微反应器 8.3.2 微反应器的结构及制造工艺
一、微反应器的结构
微反应器在结构上常采用一种层 次结构方式 (hierarchic manner), 先以亚单元(subunit) 形成单元(unit),再以单元来形成 更大的单元,依此类推。 这种特点与传统化工设备有所不 同,它便于微反应器以“数增放 大”(numbering-up)的方式(而不 是传统的尺度放大方式)来对生产 规模进行方便的扩大和灵活的调 节。
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。
子间产生共价键,从而形成良好的结合。
高能束焊接（激光焊接和电子束焊接）：常用于微反应器中金属
薄片之间的密封连接。
扩散焊接：在高温和压力的作用下,将被连接表面相互靠近和挤压, 使
局部发生塑性变形,经一定时间后结合层原子间相互扩散而形成一个整 体。扩散焊可以连接物理、化学性能差别很大的异种材料,如金属与陶 瓷。