微反應器技術是一項用于化學合成,,尤其是用于制備農藥、醫(yī)藥等精細化學品的新技術,,主要是通過過程強化來實現綠色合成,。微反應器是指以微米級結構部件為核心的反應、混合,、分離等設備,,它是一種新型的、微型化的連續(xù)流動的管道式反應器,。
反應器中的微通道通過精密加工技術制造而成,,特征尺寸一般在10到1000微米之間。微通道反應器的“微”不是指微反應裝置的外形尺寸小或產品產量小,,而是表示流體通道在微米或毫米級別,。微通道反應器中可以包含眾多的微型通道,流體能夠以特定的物理狀態(tài)在反應器中進行組合流動,,因此可以實現很高的產量,。
微反應工藝是指通過這些設備構建的反應系統(tǒng)工藝,微反應系統(tǒng)也稱之為微化工系統(tǒng),,是以化工過程為對象的微系統(tǒng),。微化工系統(tǒng)的設計開發(fā)本著在不降低設備處理能力的前提下將化工裝備小型化的思路進行, 通過強化系統(tǒng)內流動、混合,、傳遞過程的速率和可控性, 縮短反應和分離的完成時間, 縮小物料在流程中的滯存量, 減少副產品的形成,。自20世紀90年代中期微反應技術興起以來,微通道反應器的研究和應用受到國內外研究人員的廣泛關注,,在醫(yī)藥,、農藥、精細化工產品以及中間體合成等領域中得到越來越廣泛的應用,,成為化工過程強化領域的重要發(fā)展方向之一,。
微反應器具有與大反應器完全不同的幾何特性:狹窄規(guī)整的微通道、非常小的反應空間和非常大的比表面積。微反應器及其他微通道設備的通道特征尺寸(當量直徑)數量級是微米級,。傳統(tǒng)混合過程依賴于層流混合和湍流混合,。微化工系統(tǒng)中,由于通道特征尺度在微米級,,雷諾數遠小于2000,,流動多呈層流,因此微流體混合過程在很大程度上是基于擴散混合機制,,而不借助于湍流,。傳輸現象主要由擴散決定,對于擴散限制的反應,,其反應時間與限速距離的平方成正比,。因此如果將一個在直徑10cm燒瓶中的反應改在直徑100微反應器中進行的話,其反應耗時可以減少至百萬分之一,。
非常規(guī)條件下的微通道反應器系統(tǒng)可根據需要進行反應器的自由裝配,,微通道反應器滿足從微米尺度到毫米尺度的高性能化學品綠色連續(xù)制造工藝開發(fā),實現實驗室新工藝到中等規(guī)模生產的一站式工作轉換,,微通道反應器要求在微米尺度上開發(fā)的綠色新方法與路線可直接在噸級反應系統(tǒng)上放大生產,。

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