微反应器的定义

微反应器，即微通道反应器，利用精细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。

美国PNNL(Pacific Northwest National Lbaoratory)主要开展燃料电池氢源系统微型化研究，反应器主体结构是一个错流式微通道换热器，与传统相比，相同的处理能力，反应器体积可减小l～2个数量级。微反应器在传质、传热、恒温等方面表现出的巨大优势，自面世以来迅速引起相关领域人士的浓厚兴趣和关注。

微反应器的优点

（1）准确控制反应温度

对于强放热反应，传统釜式反应器由于受体积影响，混合及换热效率不高，容易出现局部过热现象，产品收率和选择性都会下降副产物较多。而在微通道反应器内，比表面积可以达到10 000-50 000，液相传热系数可以达到10 000 W/（m2 K ，出色的传热特性使得反应温度能准确控制在一定范围内，这对于精细化工中涉及中间产物和热不稳定产物的部分反应具有重大意义。

（2）准确控制反应时间

在传统的间歇釜式反应器中，为防止反应过于剧烈，往往采用逐渐滴加或分批加入反应物的方式，来促进反应平衡向产物移动，但这也造成了部分反应物停留时间过长，产生较多的副产物。而反应物在微通道反应器中是连续流动的物料在反应条件下的停留时间可以准确控制，一旦达到良好反应时间就立即传递到下一步或终止反应，可以有效消除因反应时间过长而产生的副产物。

（1）无缝对接研发和生产

传统化工生产是通过反应器体积的增大来实现产能的扩大，但随之带来的是明显的放大效应，流动、 传质和传热的“三传”问题很突出；而微化工技术是通过并行增加微反应器的数量进行放大。即所谓数增放大，所以小试良好反应条件无须放大即可直接作为生产条件，既减少了操作费用，又节省了空间，完好实现研发到生产的无缝对接。同时，微化工技术还可以灵活根据市场变化情况，灵活增加或减少微反应器的数量，做到按时按地按需生产。

（2）可以实现生产的本质安全

微反应器控温能力好，制冷能力往往也很高，能量的减少可以降低boom的潜在危险性,有效保证系统的安全而且，微反应器中反应物的量属于微量级别，即使产物为有毒有害物质，也因为单位时间产生的产物量很少，在相当程度上降低了安全事故的危害性。因此微反应系统有望使化工生产摆脱高危险的桎梏，实现本质安全。

微通道反应器是如何控制反应温度和时间的

　　1 物料以比例瞬间均匀混和：在那些对反应物料配比要求很严格的快速反应中，如果混合不够好，就会出现局部配比过量，导致产生副产物，这一现象在批次反应器中很难避免，而微通道反应器的反应通道一般只有数十微米，物料可以按配比快速均匀混和，从而避免了副产物的形成。

　　2 结构保证安全：与间歇式反应釜不同，微通道反应器采用连续流动反应，因此在反应器中停留的化学品数量总是很少的，即使万一失控，危害程度也非常有限。而且，由于微通道反应器换热效率极高，即使反应突然释放大量热量，也可以被迅速导出，从而保证反应温度的稳定，减少了发生安全事故和质量事故的可能性。