[2017年整理]微化学工程基础研究进展

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1、微化学工程基础研究进展陈远芝郝旭辉时乐滕传昊侯方磊龙正权谢金龙张成进纪文根（合肥工业大学化学工程学院化学工与工艺11-01班）摘要：微化工技术是20世纪90年代初的多学科交叉的科技前沿领域，移植集成电路和微传感器制造技术的高新技术，涉及化学、材料、物理、化工、机械、电子、控制学等各种学科和工程技术；着重研究时空特征尺度在数百微米和数百毫秒以内的化工微型设备和并行分布系统的设计、模拟、生产和应用。本文围绕微反应器，微反应及其传递、放大规律，简单介绍其研究进展情况。关键词：微反应器微反应微化工系统Ab

2、stract：Microchemicaltechnologyisintheearly1990sthemultidisciplinaryintersectingfrontierscienceandtechnology,transplantationofintegratedcircuitandmicrosensormanufacturingtechnologyofhighandnewtechnology,involvingchemical,materials,physical,chemical,mac

3、hinery,electronics,controlandavarietyofdisciplinessuchasengineeringtechnology;Thispaperstudiescharacteristicsoftimeandspacescaleswithinseveralhundredmicronsandhundredsofmillisecondschemicalmicrodevicesandparalleldistributionsystemdesign,simulation,pro

4、ductionandapplication.Thispaperaroundthemicroreactor,microreactionandthelawoftransmission,amplification,introducesitsresearchprogress.Keywords:microreactor；micro-reaction；microchemicalreactionsystem前言新兴与20世纪90年代的微化工，为新世纪的绿色，安全，环保的化工发展提供了一个新的发展方向。微化工技术

5、让反应时间从几小时~几十小时缩短到几十秒，甚至几秒，让体积庞大的传统反应容器瘦身至以升、毫升为单位的微反应器。在这样的诱惑下，问世仅20余年的微化工技术以它独特的魅力让我们改变的对化学工业污染重、耗能高和安全性差的传统形象。21世纪初的10年，是微化工系统的快速发展期【11】，这段时间里国际上发展了多种形式的微化工系统，并对其内部的基本流动、传递和反应规律展开了研究。在这种情势下，我国也开展了相关工作。目前，微化工系统已经广泛应用于化学、化工、生物等领域的基础研究中，也有少部分工业生产过程利用微化

6、工系统实现了过程的强化，体现出了良好的发展前景【7】。德国默克公司曾通过微化工技术将格利雅试剂酮还原反应时间从数小时降至几秒钟。在我国，中石化公司催化剂长岭分公司工业运行2年的磷酸二氢铵生产微化工系统产能可达8万吨，但系统中各设备的体积均不足6升。微化工技术的光明前景引起了国内外的高度重视，基于此，本文就微化工系统的研究进展做简单的介绍。1微反应器微反应器，即微通道反应器，利用精密加工技术制造的特征尺寸在10到300微米（或者1000微米）之间的微型反应器，微反应器的“微”表示工艺流体的通道在微米

7、级别，而不是指微反应设备的外形尺寸小或产品的产量小。微反应器中可以包含有成百万上千万的微型通道，因此也实现很高的产量。1.1形式作为一类新型的反应设备，微反应器的形式近年来得到了不断发展。微反应器是具有特定微结构的反应设备，微结构是微反应器的核心。微反应器设备根据其主要用途或功能可以细分为微混合器，微换热器和微反应器。几种典型的微反应器有：微通道反应器、毛细管微反应器、降膜式微反应器、多股并流式微反应器、微孔阵列和膜分散式微反应器以及外场强化式微反应器等【3】。从微结构的设计上来看，目前得到广泛应

8、用的多相微化工系统设备主要有：T型错流剪切设备，水力学聚焦设备，引、同轴环管设备和分枝破碎设备4种【8】。目前有名的设备供应商有拜耳-埃尔费尔德微技术公司，简称EMB。其开发的Miprowa系列微反应器已经被世界各大化工公司应用于工艺开发与生产中。1.2性能与常规尺度的反应器相比，特征尺度的微细化为微反应系统带来了一系列的优点：大比表面积，大比相界面积，体积小，直接并行放大，过程连续，高度集成，混合时间短，能耗低，工艺绿色化【6】。此外，微化工系统具有高效、低能耗、可控、内在安全、