微反應(yīng)器的定義

微反應(yīng)器，即微通道反應(yīng)器，利用精細加工技術(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(yīng)器，微反應(yīng)器的“微”表示工藝流體的通道在微米級別，而不是指微反應(yīng)設(shè)備的外形尺寸小或產(chǎn)品的產(chǎn)量小。微反應(yīng)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。

美國PNNL(Pacific Northwest National Lbaoratory)主要開展燃料電池氫源系統(tǒng)微型化研究，反應(yīng)器主體結(jié)構(gòu)是一個錯流式微通道換熱器，與傳統(tǒng)相比，相同的處理能力，反應(yīng)器體積可減小l～2個數(shù)量級。微反應(yīng)器在傳質(zhì)、傳熱、恒溫等方面表現(xiàn)出的巨大優(yōu)勢，自面世以來迅速引起相關(guān)領(lǐng)域人士的濃厚興趣和關(guān)注。

怎么判斷微反應(yīng)器的適用性呢？

   一，物料的流動性。不能說反應(yīng)體系有固體或者黏度比較大的體系一定不適合微反應(yīng)器，但是一定要小心謹慎；

第二，快速反應(yīng)和中速反應(yīng)在微反應(yīng)器中有可能性，但是，動力學(xué)比較慢的反應(yīng)可能不是特別適合微反應(yīng)器。研究表明，微反應(yīng)器適用于精細化工行業(yè)里面的20%的反應(yīng)，這20%對于解決18類重點監(jiān)管的危險工藝來說比例相當(dāng)高。這就是微反應(yīng)器的意義。

微反應(yīng)器連續(xù)合成化及應(yīng)用

加氫反應(yīng)占所有制藥反應(yīng)類型的約14%。普遍采用的加氫釜很危險，而采用均相加氫，廢物處理又比較難，目前開發(fā)的微填充床技術(shù)將會解決這個問題。把催化劑填充到相應(yīng)的管道固定中，跟微反應(yīng)器結(jié)合，料液和氫氣通過微反應(yīng)器和微填充床即可完成反應(yīng)。當(dāng)然難點也很大。氣液固反應(yīng)是很難的，氣液在微反應(yīng)器中的流動，傳質(zhì)和反應(yīng)行為非常復(fù)雜。但催化劑只要不失活可以一直用，失活后需要開發(fā)再生工藝。前期的催化劑篩選和工藝開發(fā)過程也較為復(fù)雜，但是考慮到醫(yī)i藥行業(yè)的特點，對成本要求比較低，可以做的較快。

微通道反應(yīng)器是如何控制反應(yīng)溫度和時間的

　　1 對反應(yīng)溫度的控制：微反應(yīng)設(shè)備極大的比表面積決定了微通道反應(yīng)器有極大的換熱效率，即使是反應(yīng)瞬間釋放出大量熱量，微通道反應(yīng)器也可及時將其導(dǎo)出，維持反應(yīng)溫度穩(wěn)定。而在常規(guī)反應(yīng)器中的強放熱反應(yīng)，由于換熱效率不夠高，常常會出現(xiàn)局部過熱現(xiàn)象。而局部過熱往往導(dǎo)致副產(chǎn)物生成，這就導(dǎo)致收率和選擇性下降。而且，在生產(chǎn)中劇烈反應(yīng)產(chǎn)生的大量熱量如果不能及時導(dǎo)出，會導(dǎo)致沖料事故甚至發(fā)生boom。

　　2 對反應(yīng)時間的控制：常規(guī)的批次反應(yīng)，往往采用將反應(yīng)物逐漸滴加的方式來防止反應(yīng)過于劇烈。這就使一部分物料的停留時間過長。而在很多反應(yīng)中，反應(yīng)物、產(chǎn)物、或中間過渡態(tài)產(chǎn)物在反應(yīng)條件下停留時間一長就會導(dǎo)致副產(chǎn)物的產(chǎn)生，使反應(yīng)收率降低。而微通道反應(yīng)器采取的是微管道中的連續(xù)流動反應(yīng)，可以控制物料在反應(yīng)條件下的停留時間。一旦達到反應(yīng)時間就立即將物料傳遞到下一步反應(yīng)，或終止反應(yīng)，這樣就有效避免了因反應(yīng)時間長而導(dǎo)致的副產(chǎn)物。