微化工技術緣起于20世紀90年代，作為順應可持續(xù)發(fā)展與高技術發(fā)展的需要而興起的一門新的學科，它著重研究時空特征尺度在數百微米和數百毫秒以內的微型設備和并行分布系統(tǒng)中的過程特征和規(guī)律。微化工技術具有高效換熱，快速傳質的的優(yōu)勢，能夠實現(xiàn)化學反應的精細化控制、連續(xù)化控制、密閉式控制；集安全、高效、節(jié)能、環(huán)保、自動化于一體。微化工系統(tǒng)通常包括了微熱系統(tǒng)、微反應系統(tǒng)、微分離系統(tǒng)和微分析系統(tǒng)，涉及材料、先進制造、信息技術等多學科，是跨領域協(xié)同創(chuàng)新的熱點領域。在國務院近期公布的《全國安全生產專項整治三年行動計劃》關于危險化學品安全專項整治三年行動實施方案中，就明文指出應積極推廣微通道反應器等先進技術方法的應用。

產業(yè)端的應用更加急切，整個行業(yè)涌現(xiàn)出豐富的落地案例。其中比較知名的，如微井科技在去年落地了多個硝化工業(yè)化項目，單套產能通量最高可以達到4000噸/年；西安萬德硝酸異辛酯項目，清華大學和浙江信匯的溴化丁基橡膠項目，東湖高科的乙烯利項目，揚農的吡蟲啉中間體項目，科邁的橡膠助劑項目等。

關于微化工技術的科研成果也是層出不窮。近些年以微通道反應器、微反應器、連續(xù)化為研發(fā)方向的論文越來越多，其中一些還拿到了省級以上的科技進步獎。如揚農“擬除蟲菊酯清潔生產關鍵技術研發(fā)及產業(yè)應用”技術為例，該技術榮獲了2019年度江蘇省科技進步二等獎；其《一種酸套用連續(xù)化硝化制備2,5-二氯硝基苯的方法》的專利，不僅榮獲第二十一屆中國專利優(yōu)秀獎、石油和化工行業(yè)專利優(yōu)秀獎，還拿到了中國化工集團專利金獎和江蘇省職工十大發(fā)明專利。

微通道反應器的常規(guī)定義是利用精密加工技術制造的特征尺寸在10-1000μm之間的反應器，擁有傳質效率高，傳熱效率好，自動控制精準，反應體積小，放大效應小等優(yōu)勢。微通道反應器重點關注通道設計和選擇，并且依據加工工藝進行優(yōu)化設計。目前主要含有實驗室、中試撬裝、工業(yè)化撬裝三個級別；316L、HC-276、SiC、PTFE常規(guī)材質，鋯材、蒙乃爾等特需材質為依托的產品體系。下面通過一些案例來介紹微通道反應器的優(yōu)勢。

從實驗角度來對比剖析相關參數：在釜式實驗中，為了保障反應進行，硝酸必須要進行超量操作，在提升產品轉化率的同時必然導致廢酸和廢水的大量產生，而環(huán)保成本升高正在成為越來越困擾我們的一個桎梏。微通道反應器可以將硝酸摩爾用量比值降到1.08，轉化率和選擇性更高。另一點在溫度的控制上，前期為了讓反應安全，沒有在最佳溫度下進行，而微通道以量小和本質安全的優(yōu)點，反應溫度可以設定稍高一些，這也使得反應時間大大降低（2h降到20s），對于實驗室和生產現(xiàn)場的操作人員來說，這無疑是一個福音。

微通道反應器有著非常多的“魔力”，要想從機理上說清楚這件事，需要先介紹一下理論基礎——菲克定律。菲克定律是一個關于擴散的定律，分子間擴散距離和時間的關系如下：

其中D為擴散系數，L為擴散距離，t為擴散時間。簡而言之，尺寸的減小能夠實現(xiàn)物質的快速混合。

另外是雷諾數的改變，雷諾數的計算公式為：

其中v、ρ、μ分別為流體的流速、密度與黏性系數，d為一特征長度。

化工原理中講到，層流和湍流不同的狀態(tài)下，物質傳質效果有著很大差異，更高的雷諾數、更大湍流程度的環(huán)境，對于傳質和傳熱來說都更加需要。而微通道反應器的獨特設計就讓層流更容易轉變?yōu)橥牧鳡顟B(tài)。

此外，還有面積比的因素，傳統(tǒng)反應釜的比表面積在2-10，微通道反應器可達到500-4000，傳熱效率的優(yōu)勢不言而喻。

正是基于以上理論的理解和支持下，微通道反應器大量應用于丁基鋰反應、格式反應、氨化反應、氯化反應、氫化反應等高危反應，并形成巨大優(yōu)勢。

注：部分案例數據為微井科技提供。

在深度融合實驗人員需求、深度理解多元化產品反應需求的基礎上，微化工技術可以依據多元化產品來進行針對性的反應器設計。

比如動態(tài)管式反應器，這是一類可以用于固體參與和生成的連續(xù)化反應器，不僅換熱效率是間歇釜的5倍，更是解決了反混問題，還可以通過切相流的剪切力，讓傳質效果更有保障。另外，臥式和立式規(guī)格可以有效控制氣體產生的因素。

此外，連續(xù)化裝備在氫化領域的應用非常有價值，比如應用在固體催化劑領域的固定床加氫反應器，其不同于一般的催化氫化裝置，該裝備基于UOP先進設計理念，具有過濾、分配、二次分配、收集功能，同催化劑整體組裝、使用、更換，更加便捷，并且提升催化劑利用率；再比如解決氣液傳質問題的微氣泡反應器，高性價比用于非均相低放熱的YX反應器，大通量低壓降的RTB反應器……

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