微通道反应器 -刘辉

北京化工大学研究生课程论文

课程名称：化学反应器理论

课程代号：ChE540

任课教师：***

完成日期：2014 年 3 月24 日专业：化学工程技术

学号：**********

姓名：mongmong

成绩：

微通道反应器发展及应用

摘要

微化工技术作为化学工程学科中一个新的发展方向是实现化工过程绿色、安全、高效的重要方法,微反应器作为微化工系统的核心已经成为科学研究的热点之一。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。本文综合概括了微通道反应器的基本概念及主要优点，讲述了微通道反应器的发展及演变历程，详细介绍了微通道反应器的分类及结构，重点讲述微通道反应器的流体力学和混合特性，接着介绍了微通道反应器所适用的反应体系和目前微通道反应器的工业应用实例，最后又针对微通道反应器的一系列问题的研究现状进行了总结和概括，并对它的应用前景进行了展望。

Abstact

As a new chemical process development direction, The micro chemical engineering system is an important technology to make the chemical engineering process green, safe and highly efficient . Microchannel Reactor-the core of micro-chemical systems has become a hot topic of scientific research. During recent years, many kinds of microreactors have been designed and the transport performance of fluid at a microscale has been widely investigated. Furthermore , the microreactor has been widely used in the research and industrial process. This paper summarizes the basic concepts of microchannel reactor and it’s main advantages ,talks about the development of microchannel reactor and evolution process. it introduces the classification and structure of Microchannel Reactor in deatails, which forcusing on its hydrodynamics performance and mixing features, then introduces the industrial application examples and the reaction system applied currently. and finally, A range of issues for the research status of microchannel reactors were summarized and described, and its application was prospected too.

Keywords：Microchannel Reactor; microscale ; micro chemical engineering

前言

20世纪微电子技术和数字技术的高速发展，计算机的更新换代已将微型化的理念引入工作和生活的各个领域。微加工技术起源于航天工业，最初是为了满足空间尺寸的需要，它所表现出的多重优点很快引起了科学界的广泛重视，先后被应用到化学、分子生物学和分子医学领域，并迅速取得了惊人的成果。例如，1993年Richar Mathies 在生物芯片上测定了DNA片断，整体基因排序的完成，打开了洞彻分子信息的窗口[1]。微型泵、微反应器、微混合器以及微分离器在化学领域的应用，使均相和多相反应更加安全、快速，高效。毫无疑问微加工技术是现代科技的代表和产物，必将推动人类文明的进程。

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。

微加工技术最卓越的贡献之一是加工出形状各异的微反应器。微反应器也称为微结构或微通道反应器，内部包含各种形状的微通道，当反应物通过微通道时发生相应的反应。对比常用的反应器，由于微反应器小而精密的结构特征，它具有高的传热、传质和反应效率[2-3]，并且安全又便于携带，以至于越来越多的科学家致力于微反应器的研究和应用。

目录

第一部分．微通道反应器概念 (1)

第二部分．微通道反应器的起源与演变 (2)

第三部分．微通道反应器的结构 (4)

第四部分．微通道反应器流体力学与混合特性 (8)

4.1流体力学 (8)

4.1.1微尺度流体间的作用力和多相流流型 (8)

4.1.2 微通道内气液两相流的流型及流型图 (9)

4.1.3 微通道内两相流传质的研究 (11)

4.1.4 传递过程的强化 (13)

4.2混合特性 (13)

第五部分．微通道反应器的应用（适用的反应体系） (15)

5.1 微通道反应器反应特点 (15)

5.2微反应器适合的反应类型 (19)

第六部分．微通道反应器工业应用实例 (21)

七．前景与展望 (24)

八．结语 (25)

参考文献： (26)