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工藝,微反應系統也稱之為微化工系統,是以化工過程為對象的微系統。微化工系統的設計開發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。傳統混合過程依賴于層流混合和湍流混合。微化工系統中,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。
非常規條件下的微通道反應器系統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制造工藝開發,實現實驗室新工藝到中等規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的綠色新方法與路線可直接在噸級反應系統上放大生產。