微通道反應器開啟精細化工時代

　　微通道反應器開啟精細化工時代
　　微通道反應器技術基于*的非金屬耐腐材質和的傳熱-傳質性能設計，可有效強化合成反應條件，是對傳統化工小試和中試生產裝備的重大革新，它打開了新時代化學研發和生產的窗口。讓化學反應時間從幾小時或幾十小時縮短到幾十秒到幾分鐘，同時解決強腐蝕、易爆、高能耗、高溶劑消耗和高污染排放等諸多難題，這正是微通道反應器*的魅力。
　　微通道反應器技術已應用于醫藥、農藥和染料中間體合成。常見的應用領域包括選擇性硝化、漿態加氫、重氮偶合、磺化、鹵化和氧化等反應，以及在材料和催化劑制備中用于納米材料合成、特種試劑制備如格氏試劑和過氧化試劑等。
　　微反應器技術，特別是液相微反應器技術早于上世紀90年代后期在德國出現。當時根據原子能技術民用化項目的要求，微型機械加工技術以及微通道結構熱交換器被用于處理強放熱和高危險化學品。德國在1997年開發成功微米級高硼硅玻璃微通道反應器用于偶氮偶合反應。
　　微反應器技術很多年來一直徘徊在研發和科研應用階段，停留在“微小”的流體通量水平上，主要用于實驗室小劑量化學合成路線的研究和篩選。將微反應器優良的傳質和傳熱效能體現在大規模的產業化裝置中，一直是該領域的瓶頸。但現在已經成為具有生產成本優勢的工業化利器。據統計，在精細化工反應中，大約有20%的反應可以通過采用微流體化工技術，在收率、選擇性或安全性等方面得到提高。微化工技術可用于換熱、混合、強放熱反應過程，高附加值精細化學品、劇毒物質、超細/納米顆粒以及高能zha藥的生產過程。
　　微流體化工技術涉及物理、化學、化工、生物、材料、微電子以及微機械加工等諸多領域，學科交叉性強，其基本原理是通過特殊設計的微結構單元對流經的反應流體進行切割，實現反應流體見以微米時空尺寸，甚至更小進行混合和換熱。與傳統化工技術相同，微化工技術也使用反應器、混合器、換熱器等單元組件。但同傳統化工工藝相比，微化工工藝微反應工藝實現了對傳質傳熱的真正強化，使化學過程更快的傳質傳熱、更好的時空收率、更安全環保、更經濟節能、占地面積小，大大降低投資成本及能耗。技術優勢明顯。
　　微通道反應器根據Lonza對化學反應的動力學分類（A-C三類，反應時間從100ms到10 min），微反應器的常規應用準則如下：
　　A類化學反應（瞬間反應），只單獨使用微結構反應元件即可：如微混合器（通常內部設計有微熱換器），不需要連接管線；
　　B類化學反應（快速反應），可將微反應器和常規的流動式反應器組合使用：如微混合器加延時管線；
　　C類化學反應（慢反應），使用常規的流動式反應器：如管式反應器，反應器的管徑是階梯式增加，以減少壓降；
　　目前世界范圍資源日趨減少，環境問題越來越嚴重的情況下，微流體化工技術為一些危險、苛刻、環境影響嚴重的化工產品提供了一條*安全的綠色化學工程路線，為未來化工行業的發展提供了一條*安全的綠色化學工程路線，為未來化工行業的發展提供了一條有潛在意義的發展方向。在制藥、精細化學品和中間體的合成反應中，適于微反應器內進行的反應過程應包含下面的三類。
　　類：瞬間反應
　　反應半衰期小于1s，這類反應主要受微觀混合效果控制，即受傳質過程控制，如氯化、硝化、溴化、磺化、氟化、金屬有機反應和生成微-納米顆粒的反應]等；由于傳質效果較差，故在傳統尺度反應器內進行時，過程難以控制，且產品質量較差。
　　第二類：快反應
　　反應半衰期介于1 s~10 min之間，處于傳質過程和本征動力學共同控制區域，混合效果對這類反應的影響較小、甚至可忽略不計；但當這類反應的生成焓較大時，采用常規尺度反應器一般不能及時把熱量移出，易造成局部溫度過高，終導致反應過程失控和副反應的發生，使反應選擇性和產率降低；而利用微反應器的傳熱性能則可以使反應在較低溫度梯度下平穩進行，反應過程易控，可提高目的產物的選擇性和產率。
　　第三類：慢反應
　　微通道反應器反應半衰期大于10 min，處于本征動力學控制區域，此類反應理應更適合于間歇或半間歇釜式反應器；但對于僅在苛刻反應條件下才能發生的反應，如：反應在高溫、高壓條件下，反應物、產物均為劇毒物質或反應放熱劇烈的反應等，若從生產過程安全角度考慮，則適于在微反應器內進行，可極大地提高過程安全性能。