微分析微反应器
微分析,微反应器
微流控芯片
• 芯片实验室最基本的元素。 • 以亚微米到微米级别的微管道为网络连接 微泵、微阀、微储液器、微电极、微检测 元件等具有光、电和流体输送功能的元器 件，最大限度地把采样、稀释、加试剂、 反应、分离、检测等分析功能集成为一体 的微全分析系统 。
浙江大学加工的标准 化普及型玻璃芯片
大连化物所加工的各种类型微流控芯片
NMR of water
ESI - chip coupling to MS
Oleschuk & Harrison, Tr. Anal. Chem. vol. 19, no. 6, 2000, 379-388
GlucoWatch
商品化微流控芯片生化分析仪
微流控芯片在有机合成方面的 应用
• 微流控芯片被应用于有机合成和药物合成及筛 选时，也即所谓的微反应器。 • 微化工设备与过程被公认为化学工程学科发展 的新的重要方向之一，世界著名高等学府以及 跨国化工公司如MIT、杜邦、Merck和BASF等 纷纷开展了这方面的研究工作。
芯片实验室（Lab-on-a-chip）
特点： • 涉及物理、化学、生物、 材料、医药、化工、微电 子以及微机械加工等诸多 领域，学科交叉综合性极 强。Hot！ • 微型化、集成化。
芯片实验室是一个 正在开幕的舞台， 正等着你
自由地 想象， 自由地发挥！
Burns et. al., Science 282 (1998) 484
芯片试样引入方法
•基于取样探针和缺口型 试样管阵列的微流控芯 片试样引入系统
Du W B, Fang Q, He Q H, Fang Z L. Anal. Chem., 2005, 77: 1330~1337
CE -BIOCHIP INTEGRATION
微化工技术-微反应器研究的进展及应用
微化工技术-微反响器研究进展及应用-微反响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根底，近年来逐渐成为国际化工技术领域研究的热点。
本文介绍了微反响器的原理及其研究进展，说明了微反响器技术的特点，列举微反响器的应用范围与实例，说明了微反响器的开展前景。
微化工技术是20世纪90年代初顺应可持续开展与高技术开展的需要而兴起的多学科穿插的科技前沿领域。
它是集微机电系统设计思想和化学化工根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到达降低产品本钱的目的，而微化工过程那么注重于高效、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]。
将局部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，它是实现化工过程平安、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开展的一种新理念，它以微尺度流动、分散和传递的根本原理为核心，能够有效强化反响和别离过程，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局部，主要包括微混合器、微型反响器、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响器，其内部通道特征尺度在微尺度范围〔10-500μm〕，远小于传统反响器的特征尺寸，但对分子水平而言已然非常大，故利用微反响器并不能改变反响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微反响器微构造反响器〔简称微反响器〕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响器担负起了完成反响过程、提高反响收率、控制产物形貌以及提升过程安别离回收难度和本钱、减少过程污染等具有重要的意义。
微反应器PPT课件
液液相微反应器
.
22
液液相微反应器
改变油水两相流 速比可得到不同 内部液滴数（n） 的多相乳液
(a) n = 1 (b)n = 2
(c) n = 4 (d) n= 8
杂程度大大增加，成本也相应增加。 ④ 不是所有的反应都适合微反应。如很慢的液-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。
.
12
1.8 微反应器制造技术
硅的干法蚀刻 LIGA过程 注模技术
微制造技术
硅的异性湿法蚀刻 玻璃湿法化学蚀刻
其它
技术适用性评价.源自13微反应器制造技术微反应器
.
1
目录
1、简介
2、分类
2.1 液液相反应器 2.2 气液相反应器 2.3 气液固三相反应器 2.4 气固相反应器
3、应用
3.1 纳米微粒的制备 3.2 精细化工过程
4、展望
5、结语
.
2
1、简介
未来科学技 术发展方向
设备微型化
过程集成化
微化学工程
.
3
1.1 微化工技术的主要特点
弹性生产
典型的液相 混合方式
一种是采用静态混合方式 ，即将流体反复分割合并 以缩短扩散路径，借助流 体管路的不同结构，得以 在很宽的雷诺数范围内进 行流体的混合，而又没有 机械或可动部件的流体结 构件
.
一种是采用流体动 力学集中方法，即 多个进料微通道呈 扇形分布，集中汇 入一个狭窄的微通 道，通过液体的扩 散作用迅速混合
术的新的综合系统之一
限定微通道特征尺度在
10μm～3.00mm内
微化工技术着重研究时空特征尺度在数百毫秒和数百微米范围内的微 型设备和并行分布系统中的过程特征和规律
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。
化工进展-微反应器综述资料讲解
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[1]O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⑵。
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^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。
微反应器在有机合成及催化中的应用
序言微反应器（Microreactor）是一种微型化的化学反应器，通常由微流控芯片制成，具有高表面积与体积比，可实现反应条件的精确控制。
由于其小尺寸和高效性能，微反应器在有机合成和催化领域中得到了广泛的应用。
本文将详细介绍微反应器的应用背景、应用过程和应用效果，并概述了目前的研究进展和发展趋势。
1. 应用背景有机合成和催化是现代化学领域的重要课题，包括药物合成、高分子材料制备、精细化工等。
传统的有机合成通常使用批量反应器进行，但存在反应效率低、副反应多、操作复杂等问题。
传统反应器的体积较大，导致反应物与催化剂之间的质量传递速度较慢，难以实现高效快速的反应。
同时，传统反应器的温度和压力控制也较为困难，往往需要大量的反应时间和试剂。
微反应器作为一种新兴的化学反应器，具有小体积、高比表面积和微流控的优势，能够精确控制反应条件，提高反应效果和产率。
此外，微反应器还可以通过设计反应通道和催化剂载体的结构，优化反应路径和催化剂分布，提高反应速率和选择性。
因此，微反应器在有机合成和催化中具有广阔的应用前景。
2. 应用过程微反应器的应用过程通常包括芯片设计、实验操作和数据分析三个步骤。
2.1 芯片设计微反应器的芯片是整个反应体系的核心组成部分。
芯片的设计要考虑到反应物和催化剂的输入输出、反应通道的形状和尺寸、温度和压力的控制等因素。
通常，芯片可以由玻璃、硅胶或聚合物制成，具有一定的耐温性和耐腐蚀性。
在芯片的设计过程中，需要根据具体的反应类型（如氧化、还原、羰基化、催化等）进行反应通道的设计。
为了提高反应效率和选择性，可以设计不同形状和尺寸的通道，并在通道中加入催化剂载体或涂覆催化剂来增加催化剂的活性和稳定性。
2.2 实验操作在微反应器中进行实验操作过程中，首先需要将反应物输入到芯片中。
反应物可以通过微流控系统进行输送，控制流速和流量。
此外，还可以通过控制压力差实现反应物的输入。
然后，在芯片中进行反应过程。
温度和压力的控制是微反应器中的关键步骤。
反应设备--微反应器
12
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。
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。
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、通过增加微通道的数量来实现的。
反应设备微反应器ppt
3
组合式
将平直型和螺旋型组合，实现高搅拌、高传热 和高压降，提高反应效率。
材料选择
高耐腐蚀材料
适用于腐蚀性介质，如不锈钢 、钛材等。
高导热材料
适用于高传热要求，如铜、铝等 。
高耐磨材料
适用于磨损严重的工况，如碳化硅 、硬质合金等。
性能指标
反应时间
微反应器的反应时间一般在数十秒 至数分钟之间。
传热面积
热处理
通过热处理提高微反应器材料的力学性能和抗腐 蚀性能。
主要设备及作用
反应釜
热交换器
用于装填催化剂，支撑和容纳反应介质。
用于控制反应温度，提高热量利用率。
搅拌器
控制器
用于强化介质混合，促进反应均匀进行。
用于控制反应温度、压力等参数，保证反应 稳定进行。
生产流程及控制点
原材料验收
对原材料进行严格的质量检验 ，保证符合生产要求。
应用领域
微反应器在药物研发、生物医药、环境监测、能源化工等领域有广泛的应用，特 别是在新药筛选、药物代谢研究、污染物检测、燃料电池等领域备受关注。
02
结构与组成
结构类型
1 2
平直型
适用于搅拌反应，可实现高传热、高混合和高 压降，提高反应效率。
螺旋型
适用于高粘度、低传热系数的反应，增强传热 效果，提高反应速度。
更换过滤器
定期更换过滤器，避免堵塞。
定期检修
每年至少进行一次全面检修，检查设备各部 件是否正常。
06
发展趋势和展望
技术发展方向
材料创新
开发新型材料，如纳米材料、生物材料等，提高微反应器的性能 和选择性。
工艺优化
通过改进制造工艺和精密控制技术，实现微反应器的低成本、高 效和规模化生产。
微反应器 限域传递
微反应器限域传递微反应器（Microreactor）是一种小型化的化学反应器，其尺寸通常在毫米到微米级别，拥有高比表面积和短传质路径。
微反应器在化学合成、催化反应、生物化学、分析化学等领域发挥着重要作用。
其中，限域传递是微反应器的一个重要特点，能够在小尺度下实现高效反应转化。
限域传递是指微反应器中物质传递的一种现象。
与传统的宏观反应器相比，微反应器中的物质传递路径更短，扩散距离更小，因此能够提供更高的传质速率和传质效率。
微反应器通过微米级别的通道和微通道结构，将传质路径限制在几十微米甚至更小的尺度，使反应物与催化剂或其他反应物质之间更容易接触和反应。
在微反应器中，流体可以以连续流或者离散流的形式通过。
连续流是指反应物和催化剂以连续的形式在微通道中流动，而离散流则是将反应物和催化剂分散在微小的颗粒或固体载体上，通过将其混合形成反应。
无论是连续流还是离散流，微反应器都能够通过限制传质路径来提高反应效率。
通过限域传递，微反应器在化学合成中具有多重优势。
首先，微反应器能够提供更高的传质速率，因为传质路径更短，相对于宏观反应器中的传质方式，微反应器可以更有效地将反应物分子输送到催化剂表面或其他需要反应的位置。
其次，微反应器具有更高的热传导率，热量可以更快地在微通道中传递，从而能够控制反应温度，并避免副反应的发生。
此外，微反应器还具有更好的流动控制性能，反应物和产物可以通过微通道的流动调节，从而更好地控制反应的进程和速率。
限域传递还可以实现不同反应条件下的高效化学反应。
在传统的宏观反应器中，往往需要较高的反应温度和压力，以保证反应转化的效果。
而微反应器可以通过限域传递实现高效反应转化的同时，降低反应的温度和压力要求，从而减少了能量消耗和废弃物的产生。
此外，微反应器还可以实现多相反应的高效转化，不仅可以在气相和液相反应中发挥作用，还可以在液相和液相、气相和液相之间实现反应传质。
除了限域传递，微反应器还具有其他优势。
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
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
ONE
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-
ONE
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。
ONE
03
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。
矿产
矿产资源开发利用方案编写内容要求及审查大纲
矿产资源开发利用方案编写内容要求及《矿产资源开发利用方案》审查大纲一、概述
㈠矿区位置、隶属关系和企业性质。
如为改扩建矿山, 应说明矿山现状、
特点及存在的主要问题。
㈡编制依据
(1简述项目前期工作进展情况及与有关方面对项目的意向性协议情况。
(2 列出开发利用方案编制所依据的主要基础性资料的名称。
如经储量管理部门认定的矿区地质勘探报告、选矿试验报告、加工利用试验报告、工程地质初评资料、矿区水文资料和供水资料等。
对改、扩建矿山应有生产实际资料, 如矿山总平面现状图、矿床开拓系统图、采场现状图和主要采选设备清单等。
二、矿产品需求现状和预测
㈠该矿产在国内需求情况和市场供应情况
1、矿产品现状及加工利用趋向。
2、国内近、远期的需求量及主要销向预测。
㈡产品价格分析
1、国内矿产品价格现状。
2、矿产品价格稳定性及变化趋势。
三、矿产资源概况
㈠矿区总体概况
1、矿区总体规划情况。
2、矿区矿产资源概况。
3、该设计与矿区总体开发的关系。
㈡该设计项目的资源概况
1、矿床地质及构造特征。
2、矿床开采技术条件及水文地质条件。
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•
CE -BIOCHIP INTEGRATION
•J.G.E. Gardeniers et al./ JMEMS, 2003, vol. 12, iss.6, 848-862
•
微流控芯片样品分离模式
• 毛细管电泳 • 色谱 • 膜分离 • 场流动分馏 • 其他特殊分离方式
•
The famous Terry gas chromatograph on a wafer
•
电化学检测法
•安培检测
•Fu C-G, Fang Z-L (2000) Anal Chim Acta 422:71
•
NMR of water
•
ESI - chip coupling to MS
•Oleschuk & Harrison, Tr. Anal. Chem. vol. 19, no. 6, 2000, 379-388
•
微流控芯片
• 芯片实验室最基本的元素。
• 以亚微米到微米级别的微管道为网络连接 微泵、微阀、微储液器、微电极、微检测 元件等具有光、电和流体输送功能的元器 件，最大限度地把采样、稀释、加试剂、 反应、分离、检测等分析功能集成为一体 的微全分析系统 。
•
•浙江大学加工的标准 化普及型玻璃芯片 •大连化物所加工的各种类型微流控芯片
•Anal. Chem. 1993, 65, 2637-2642
•
•
芯片毛细管电泳原理
•3 •2
•HV power supply
•1
•D
•4
•Detector
•
•
芯片试样引入方法
•电动进样
•
•芯片试样引入方法
• 重力进样
•黄艳贞, 方群, 李丹妮. 高等学校化学学报, 2004, 25: 1628~1631
•
芯片实验室（Lab-on-a-chip）
• 芯片实验室是指把生物和化学等领域中所涉及 的样品制备、生物与化学反应、分离检测等基 本操作单位集成或基本集成在一块几平方厘米 的基片上，用以完成不同的生物或化学反应过 程，并对其产物进行分析的一种技术。
• 微型化学化工器件单独或相互组合起来，即成 为一个微型实验室系统，即芯片实验室（Labon-a-chip）。
•Terry et al. IEEE Trans.Electron.Devices 1979, ED-26,1880
•
The first LC on a chip
•
CEC with micromachined packing
•He et al., J.Chromatogr.A 1999, 853, 257
•
芯片试样引入方法
• 负压进样
• Lei Zhang Xue-Feng Yin Zhao Lun Fang，Lab Chip 2005
•
芯片试样引入方法
•基于取样探针和缺口型 •试样管阵列的微流控芯 •片试样引入系统
•Du W B, Fang Q, He Q H, Fang Z L. •Anal. Chem., 2005, 77: 1330~1337
• PCR、DNA测序、蛋白质、单细胞、酶 分析、免疫反应分析、手性分离、流式 血细胞计数
• 蛋白组学、基因组学、新陈代谢分析
•
微流控芯片毛细管电泳
• 最初也是最常用的微 流控芯片生化分析方 法。
• 试剂用量少（nl级） • 分析速度快（<5min) • 传热快 • 仪器微型化
•Carlo S. Effenhauser,' Andreas Manz, •and H. Michael Widmer
•Assembly Therriault e.a., Nat. Mat. 2, 2003, 265
• •Time-periodic recirculating flow inside the •droplets caused by the shearing interaction • with the walls
•
DNA Prism
•Huang et al., Nature Biotech.2002,20,1048
•
微流控芯片流体驱动方式
• 电渗泵 • 注射泵（蠕动泵） • 重力 • 毛细现象 • 亲水疏水作用 • 离心力
•
注射泵驱动
•IR加热点
•TLM检测点
•废液
•半导体加热制冷片
•
Centrifugal Microfluidic Platform for Micro-Total Analysis Systems
•
微流控芯片的应用
• 生物医学（生化分析）是当前的微流控芯片的 主要应用领域
• 新药物的合成与筛选（有机合成）是微流控芯 片另一可发挥重要作用的领域
• 微流控芯片还可用于包括食品与商品检验、环 境检测、刑事科学、军事科学以及航天科学等
•
微流控芯片在生化分析方面的 应用
• 最初氨基酸、醣类、DNA、多肽等分析
•
微流控芯片反应器
特点： • 微管道体积小，试剂用量少，产生的废弃物及污染也
少，有毒物质泄漏机会减少，因此也被称为绿色化学 。 • 线性尺度小，传质、传热速度快，比表面积大，使微 反应器具有很高的反应效率和产率，反应时间大大缩 短，安全性和选择性明显提高 。 • 高通量、大规模、平行性的特点，可以大规模地比较 各种合成路线和条件 。 • 通过集成各种元器件或微型设备，如微泵、微换热器 、微混合器、微分离器、检测器等对各个反应条件进 行有效精确地控制。具有高度可控制性。
•
微流控芯片
优点： • 试剂消耗少 • 制造成本低 • 反应及分析速度快 • 高样品通量 • 集成和自动化程度高 • 可实现一次性使用 面临的一些挑战： • 对于纳米尺度的液体难以操纵 • 与宏观物体之间的接口问题。
•
微流控芯片材料
• 玻璃 • 石英 • 硅片 • 金属 • 高聚物材料
易碎且加工成本较高 价格较低，加工方法型化趋势
• 20世纪90年代以来，自然科学与工程技术发展的 一个重要趋势是向微型化迈进，特别是纳米材 料以及微电子机械系统（MEMS）的发展，引起 了研究者对小尺度和快速过程的极大兴趣。
• 微型化学化工器件也逐渐成为微型化设备的重 要成员，如微混合器（micro-mixer）、微反应器 （micro-reactor）、微全分析系统μTAS（micrototal-analysis-systems）、微型换热器（micro-heatexchanger）、微型萃取器（micro-extractor）、微 泵（micro-pump）和微阀（micro-valve）等。
•University of California, Irvine
•
微流控芯片检测方法
• 光学： 激光诱导荧光（LIF）、红外、紫外、液芯波 导技术、热透镜、粒子成像流速计，光电二极 管阵列、化学发光、电致发光
• 电化学： 安培检测、电导 检测、电位检测
• 核磁共振 • 质谱
•
•光学检测法
•激光诱导荧光（LIF）检测法
•
芯片实验室（Lab-on-a-chip）
特点： • 涉及物理、化学、生物、
材料、医药、化工、微电 子以及微机械加工等诸多 领域，学科交叉综合性极 强。Hot！
• 微型化、集成化。
•芯片实验室是一 个 •正在开幕的舞台 ， •正等着你
•自由地 想象
， •自由地发挥
•
•Burns et. al., Science 282 (1998) 48
•
GlucoWatch
•
商品化微流控芯片生化分析仪
•
微流控芯片在有机合成方面的 应用
• 微流控芯片被应用于有机合成和药物合成及筛 选时，也即所谓的微反应器。
• 微化工设备与过程被公认为化学工程学科发展 的新的重要方向之一，世界著名高等学府以及 跨国化工公司如MIT、杜邦、Merck和BASF等 纷纷开展了这方面的研究工作。
红外检测法
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•Linear imaging •UV detection •Shimadzu MCE 2010
•UV-waveguides •K.B. Mogensen e.a. Opt. Lett. 26, 2001, 716
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•Thermal Lense Microscopy
•Particle Image Velocimetry
•
Glass chip surface catalyzes some reactions
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组合化学微反应器
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微反应器
•
微混合器
混合机理： • 扩散 • 层流 • 乱流 • 柱塞流 • 不规则电动混合
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Chaotic mixing in three-dimensional microvascular networks
•
•
微换热器
•Heat transfer rate 20 kW !
•
微换热器
•利用离子液体的 •导电性 •和热稳定性
•
• 液液反应 • 气液反应 • 液固反应
反应类型
•
•Gas-liquid reactions
•