微化学工程基础研究进展
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研究结果表明，微反应器内相间体积传质系数可以达 到传统设备的10～l000倍，相间体积传热系数也可以达到 传统设备的10~50倍 。在微混合器内，由于流体流层薄， 相间接触面积增加，扩散路径变短，混合时间可以达到毫 秒级，从而强化了传质过程，实现两相间的均匀、超快速 混合。 相对于传统化工系统，微化工系统内流体的流动 和分散尺度要小1～2个数量级，这使得微化工系统内的传 递过程可以得到有效的强化。
常用的方法: 溶胶- 凝胶、悬浮液、喷涂、浸渍、电泳沉 积、电化学沉积和非电解镀层、化学气相沉积和物理气相沉积 (阴极喷射、电子束蒸发、激光脉冲沉积) 等,也可采用原位接 枝或原位聚合将活性组分固定于微通道表面。
八、微反应制备高孔容二氧化硅
实验装置如图3-1所示，分散流体H2S04水溶液在平流泵的压力下通过分散膜 被压入混合室与连续流体Na2Si03发生混合反应，混合室由一个尺寸为12mmx4 mm x l mm钢板雕刻而成，实验中所用的分散膜为平均孔径为lμm的不锈钢微孔膜生 成物被快速转移到存储瓶中并进行机械搅拌，在通过微反应器后的生成物经老化、 抽滤、干燥和气流粉碎，得到最终的Si02颗粒。
过程复杂，大多伴有副反应的发生，因此一些有机合成过程往往存在产物收 率低的问题，微反应器通过强化反应过程的混合和传递过程可以有效提升反 应产物的收率。 4.2 气相反应
气固相由于气-固催化反应通常是一复杂反应过程，因而热量、质量传 递的性能将会影响转化率和目的产物的选择性. 气相反应研究较多的主要有 氧化反应 、加氢反应 的合成等。 4.3 气-液反应
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。
微反应技术是20世纪90年代初的多学科交叉的科技前沿领 域，移植集成电路和微传感器ห้องสมุดไป่ตู้造技术的高新技术，涉及化学、 材料、物理、化工、机械、电子、控制学等各种学科和工程技 术；着重研究时空特征尺度在数百微米和数百毫秒以内的化工 微型设备和并行分布系统的设计、模拟、生产和应用。
• 【7】骆广生、王凯、徐建鸿、吕阳成、王玉军，微化工系统内多相流动及其传递反应性能研 究进展，化工学报，2010年7月，第61卷，第7期，第1621页 ~1624页
九、参考文献
• 【1】骆广生，微尺度流动、传递和反应性能的研究，第五届全国化学工程与生 物化工年会，
2013年8月28日
• 【2】骆广生、王凯、吕阳成、王玉军、徐建鸿，微尺度下非均相反应的研究进 展，化工学 报，2013年1月，第64卷，第一期，166页~169页
• 【3】骆广生、王凯、吕阳成、徐建鸿、邵华伟，微反应器研究最新进展，现代 化工，2009 年5月，第29卷，第五期，27页~29页
• 【4】陈光文、袁权，微化工技术，化工学报，2003,54（4），433页~435页
• 【5】陈光文，微化工技术研究进展，现代化工，2007年10月，第27卷，第10期 第8页~10页
• 【6】赵玉潮、张好翠、沈佳妮、陈光文、袁权，微化工技术在化学反应中的应用进展，中国 科技论文在线，2008年3月，第3卷，第3期,第157页~158页
九、研究现状及前景
微化工技术的光明前景已引起各国研究机构的高度重视，各国政府都 相继制订研究计划。但是也遇到困难一些高难度问题尚未得到圆满解决，比 如微反应器的加工及材质选择，以及多个微反应器串并联导致的成本增加， 因此仍需要不断深化微化工技术的相关基础研究。同时，由于微化工技术研 究初期主要集中在高校和科研机构的实验室，产业界虽有关注但介入不多， 因此对微化工系统的放大和集成技术的研究机会少，大大减缓了微化工技术 的实用化进程。不过，可以预见，微化工技术的成功开发与应用将会对整个 化学化工领域产生重大影响。
集成反应器和换热器的微反应器
典型的微反应器装置 降膜反应器
混合器
三、微反应器的特点
➢ 通道内流动为层流； ➢ 比表面积大，传热能力强，控温容易； ➢ 分子扩散距离短，传质快； ➢ 可实现“数增放大”，无放大效应； ➢ 适用于：
1. 强放热反应； 2. 快反应； 3. 易燃易爆反应
四、微反应器内的多相传递规律
微化学工程基础研究进展
班级： 成员:
目录
• 一、微反应器简介 • 二、微反应器的分类 • 三、微反应器的特点 • 四、微反应器内的多相传递规律 • 五、微反应器的放大与集成 • 六、微反应类型 • 七、微反应催化剂制备 • 八、微反应制备高孔容二氧化硅 • 九、研究现状及前景 • 十、参考文献
一、微反应器简介
由于微反应器的良好传递性能，且主体体积小，具有内在安全性，因 此，可以实现强放热（吸热）反应、受传质控制的反应、易爆和有毒物质的 现场生产等过程的连续操作. 目前所开展的反应主要有芳环化合物的直接氟 化、液相加氢、硝化、气-液吸收等反应。
七、微反应催化剂制备
微反应器比表面积大,但比颗粒催化剂仍小3个数量级,而且 其主体体积小,在构型和尺度方面与传统的反应器有明显差异, 因此如何在微反应器内制备高效催化剂是微反应技术能否成功 应用的关键技术之一 。
五、微反应器的放大与集成
➢ 微反应器可实现“数增放大”，即一个通道代表一个反 应器，其放大仅为数量的叠加，避免传统放大过程的放 大效应。
➢ 微反应器的放大装置既具有连续反应的稳定性，又可以 灵活地调节产量，实现按需生产。
➢ 微反应器的推广可以实现“手提型的化工厂”。
六、微反应类型
4.1 有机合成反应 有机合成反应在精细化学品的生产中占有重要的地位，由于有机反应
二、微反应器的分类
微反应器是具有特定微结构的反应设备，微结构 是微反应器的核心。微反应器设备根据其主要用途可 分:微混合器、微换热器、微反应器。
几种典型的微反应器有：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 。
微通道电镜图 典型尺寸是10-300um
常用的方法: 溶胶- 凝胶、悬浮液、喷涂、浸渍、电泳沉 积、电化学沉积和非电解镀层、化学气相沉积和物理气相沉积 (阴极喷射、电子束蒸发、激光脉冲沉积) 等,也可采用原位接 枝或原位聚合将活性组分固定于微通道表面。
八、微反应制备高孔容二氧化硅
实验装置如图3-1所示，分散流体H2S04水溶液在平流泵的压力下通过分散膜 被压入混合室与连续流体Na2Si03发生混合反应，混合室由一个尺寸为12mmx4 mm x l mm钢板雕刻而成，实验中所用的分散膜为平均孔径为lμm的不锈钢微孔膜生 成物被快速转移到存储瓶中并进行机械搅拌，在通过微反应器后的生成物经老化、 抽滤、干燥和气流粉碎，得到最终的Si02颗粒。
过程复杂，大多伴有副反应的发生，因此一些有机合成过程往往存在产物收 率低的问题，微反应器通过强化反应过程的混合和传递过程可以有效提升反 应产物的收率。 4.2 气相反应
气固相由于气-固催化反应通常是一复杂反应过程，因而热量、质量传 递的性能将会影响转化率和目的产物的选择性. 气相反应研究较多的主要有 氧化反应 、加氢反应 的合成等。 4.3 气-液反应
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。
微反应技术是20世纪90年代初的多学科交叉的科技前沿领 域，移植集成电路和微传感器ห้องสมุดไป่ตู้造技术的高新技术，涉及化学、 材料、物理、化工、机械、电子、控制学等各种学科和工程技 术；着重研究时空特征尺度在数百微米和数百毫秒以内的化工 微型设备和并行分布系统的设计、模拟、生产和应用。
• 【7】骆广生、王凯、徐建鸿、吕阳成、王玉军，微化工系统内多相流动及其传递反应性能研 究进展，化工学报，2010年7月，第61卷，第7期，第1621页 ~1624页
九、参考文献
• 【1】骆广生，微尺度流动、传递和反应性能的研究，第五届全国化学工程与生 物化工年会，
2013年8月28日
• 【2】骆广生、王凯、吕阳成、王玉军、徐建鸿，微尺度下非均相反应的研究进 展，化工学 报，2013年1月，第64卷，第一期，166页~169页
• 【3】骆广生、王凯、吕阳成、徐建鸿、邵华伟，微反应器研究最新进展，现代 化工，2009 年5月，第29卷，第五期，27页~29页
• 【4】陈光文、袁权，微化工技术，化工学报，2003,54（4），433页~435页
• 【5】陈光文，微化工技术研究进展，现代化工，2007年10月，第27卷，第10期 第8页~10页
• 【6】赵玉潮、张好翠、沈佳妮、陈光文、袁权，微化工技术在化学反应中的应用进展，中国 科技论文在线，2008年3月，第3卷，第3期,第157页~158页
九、研究现状及前景
微化工技术的光明前景已引起各国研究机构的高度重视，各国政府都 相继制订研究计划。但是也遇到困难一些高难度问题尚未得到圆满解决，比 如微反应器的加工及材质选择，以及多个微反应器串并联导致的成本增加， 因此仍需要不断深化微化工技术的相关基础研究。同时，由于微化工技术研 究初期主要集中在高校和科研机构的实验室，产业界虽有关注但介入不多， 因此对微化工系统的放大和集成技术的研究机会少，大大减缓了微化工技术 的实用化进程。不过，可以预见，微化工技术的成功开发与应用将会对整个 化学化工领域产生重大影响。
集成反应器和换热器的微反应器
典型的微反应器装置 降膜反应器
混合器
三、微反应器的特点
➢ 通道内流动为层流； ➢ 比表面积大，传热能力强，控温容易； ➢ 分子扩散距离短，传质快； ➢ 可实现“数增放大”，无放大效应； ➢ 适用于：
1. 强放热反应； 2. 快反应； 3. 易燃易爆反应
四、微反应器内的多相传递规律
微化学工程基础研究进展
班级： 成员:
目录
• 一、微反应器简介 • 二、微反应器的分类 • 三、微反应器的特点 • 四、微反应器内的多相传递规律 • 五、微反应器的放大与集成 • 六、微反应类型 • 七、微反应催化剂制备 • 八、微反应制备高孔容二氧化硅 • 九、研究现状及前景 • 十、参考文献
一、微反应器简介
由于微反应器的良好传递性能，且主体体积小，具有内在安全性，因 此，可以实现强放热（吸热）反应、受传质控制的反应、易爆和有毒物质的 现场生产等过程的连续操作. 目前所开展的反应主要有芳环化合物的直接氟 化、液相加氢、硝化、气-液吸收等反应。
七、微反应催化剂制备
微反应器比表面积大,但比颗粒催化剂仍小3个数量级,而且 其主体体积小,在构型和尺度方面与传统的反应器有明显差异, 因此如何在微反应器内制备高效催化剂是微反应技术能否成功 应用的关键技术之一 。
五、微反应器的放大与集成
➢ 微反应器可实现“数增放大”，即一个通道代表一个反 应器，其放大仅为数量的叠加，避免传统放大过程的放 大效应。
➢ 微反应器的放大装置既具有连续反应的稳定性，又可以 灵活地调节产量，实现按需生产。
➢ 微反应器的推广可以实现“手提型的化工厂”。
六、微反应类型
4.1 有机合成反应 有机合成反应在精细化学品的生产中占有重要的地位，由于有机反应
二、微反应器的分类
微反应器是具有特定微结构的反应设备，微结构 是微反应器的核心。微反应器设备根据其主要用途可 分:微混合器、微换热器、微反应器。
几种典型的微反应器有：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 。
微通道电镜图 典型尺寸是10-300um