微反應器的定義

微反應器，即微通道反應器，利用精細加工技術制造的特征尺寸在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品的產量小。微反應器中可以包含有成百萬上千萬的微型通道，因此也實現很高的產量。

美國PNNL(Pacific Northwest National Lbaoratory)主要開展燃料電池氫源系統微型化研究，反應器主體結構是一個錯流式微通道換熱器，與傳統相比，相同的處理能力，反應器體積可減小l～2個數量級。微反應器在傳質、傳熱、恒溫等方面表現出的巨大優勢，自面世以來迅速引起相關領域人士的濃厚興趣和關注。

微反應器的優點

（1）準確控制反應溫度

對于強放熱反應，傳統釜式反應器由于受體積影響，混合及換熱效率不高，容易出現局部過熱現象，產品收率和選擇性都會下降副產物較多。而在微通道反應器內，比表面積可以達到10 000-50 000，液相傳熱系數可以達到10 000 W/（m2 K ，出色的傳熱特性使得反應溫度能準確控制在一定范圍內，這對于精細化工中涉及中間產物和熱不穩定產物的部分反應具有重大意義。

（2）準確控制反應時間

在傳統的間歇釜式反應器中，為防止反應過于劇烈，往往采用逐漸滴加或分批加入反應物的方式，來促進反應平衡向產物移動，但這也造成了部分反應物停留時間過長，產生較多的副產物。而反應物在微通道反應器中是連續流動的物料在反應條件下的停留時間可以準確控制，一旦達到良好反應時間就立即傳遞到下一步或終止反應，可以有效消除因反應時間過長而產生的副產物。

微反應器的優點

（1）可以實現按需生產

微反應系統是模塊化的分布系統，可根據市場情況增減通道數和更換模塊來調節生產，具有很高的操作彈性的同時也可在產品使用地分散加工并就地供應，從而克服運輸和儲存大批有害物質的安全難題，另外廢棄物的處理系統也可以模塊化、微型化，并同生產模塊集成在一起同,真正實現化工廠的小型化和 便攜化，并能按時按地按需進行生產。

（2）促進化工綠色智能發展

利用微加工技術可將微混合、微反應、微換熱、微 分離、微分析等單元操作和與之相匹配的微傳感器、微 閥門等器件集成到一塊控制芯片上，實現單一反應芯片的多功能化操作，從而達到對微反應系統的實時監測和智能控制,提高反應速度，同時節省反應成本。例如可以將混合和停留時間功能與換熱在同一區域進行集成從而產生額外的反應性能。

微通道反應器是如何控制反應溫度和時間的

1 對反應溫度的控制：微反應設備極大的比表面積決定了微通道反應器有極大的換熱效率，即使是反應瞬間釋放出大量熱量，微通道反應器也可及時將其導出，維持反應溫度穩定。而在常規反應器中的強放熱反應，由于換熱效率不夠高，常常會出現局部過熱現象。而局部過熱往往導致副產物生成，這就導致收率和選擇性下降。而且，在生產中劇烈反應產生的大量熱量如果不能及時導出，會導致沖料事故甚至發生boom。

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