微通道反應器

微反應器是一種借助于特殊微加工技術(shù)以固體基質(zhì)制造的可用于進行化學反應的三維結(jié)構(gòu)元件。微反應器通常含有小的通道尺寸（當量直徑小于500 µm）和通道多樣性，流體在這些通道中流動，并要求在這些通道中發(fā)生所要求的反應。這樣就導致了在微構(gòu)造的化學設備中具有非常大的表面積/體積比率。

定義

微反應器，即微通道反應器，利用精密加工技術(shù)制造的特征尺寸在10到300微米（或者1000微米）之間的微型反應器，微反應器的“微”表示工藝流體的通道在微米級別，而不是指微反應設備的外形尺寸小或產(chǎn)品的產(chǎn)量小。微反應器中可以包含有成百萬上千萬的微型通道，因此也實現(xiàn)很高的產(chǎn)量。

用途

微反應器設備根據(jù)其主要用途或功能可以細分為微混合器，微換熱器和微反應器。由于其內(nèi)部的微結(jié)構(gòu)使得微反應器設備具有極大的比表面積，可達攪拌釜比表面積的幾百倍甚至上千倍。微反應器有著*的傳熱和傳質(zhì)能力，可以實現(xiàn)物料的瞬間均勻混合和的傳熱，因此許多在常規(guī)反應器中無法實現(xiàn)的反應都可以微反應器中實現(xiàn)。

目前微反應器在化工工藝過程的研究與開發(fā)中已經(jīng)得到廣泛的應用，商業(yè)化生產(chǎn)中的應用正日益增多。其主要應用領(lǐng)域包括有機合成過程，微米和納米材料的制備和日用化學品的生產(chǎn)。

應用

微反應器*的結(jié)構(gòu)給它帶來了一系列的性能，故它被應用到許多領(lǐng)域中。例如對于小規(guī)模的光化學過程，采用透明的微反應器可有利于薄流體層靠近輻射源。德國美因茲微技術(shù)研究所開發(fā)了一種平行盤片結(jié)構(gòu)的電化學微反應器。使用這個裝置，提高了由4一甲氧基甲苯合成對甲氧基苯甲醛反應的選擇性。
　　由于微反應器高的傳熱效率，使反應床層幾近恒溫，有利于各種化學反應的進行。Wan等在微反應器中將苯胺氧化成氧化偶氮苯，DelSman等在微系統(tǒng)中研究了一氧化碳的選擇氧化，同時微反應器也被應用到加氫反應、氨的氧化、甲醇氧化制甲醛、水煤氣變換以及光催化等一系列反應。另外，微反應器還可用于某些有毒害物質(zhì)的現(xiàn)場生產(chǎn)，進行強放熱反應的本征動力學研究以及組合化學如催化劑、材料、藥物等的高通量篩選。

前景與展望

迄今為止國內(nèi)外學術(shù)界對微反應器已進行了廣泛的研究，對它的原理和特性有了較好的認識，且在微反應器的設計、制造、集成和放大等方面都取得了可喜的成績。但是對它的研究還不夠成熟，傳統(tǒng)的“三傳一反”理論必須進行修正、補充和創(chuàng)新，反應的一些原理還沒有探討清楚，還需要大量的工作。另外在它的制造、催化劑的壁載和系統(tǒng)的自動控制方面還存在許多技術(shù)難點，有必要進行微反應系統(tǒng)中表面和界面現(xiàn)象、傳遞規(guī)律、反應特性和放大集成的深人研究。
　　21世紀由于環(huán)境惡化以及能源枯竭等一系列問題，使化學工業(yè)面臨的機遇和挑戰(zhàn)，由于微反應器表現(xiàn)出的諸多優(yōu)點，科學界致力于探索新的反應途徑使化工生產(chǎn)更加經(jīng)濟和環(huán)保。所以我們有必要相信微反應器將在化學工業(yè)中發(fā)揮出巨大的作用