微通道反应器的特性及优点

微流控芯片

高效的传热能力

微反应器内的流体比表面积大小可达到104~106 m2/m3，常规反应器一般不超过1 000 m2/m3，相对比常规反应器高达1~3 个数量级。由于流体厚度减小，比表面积提高，微通道内的反应物与壁面可进行高效的热交换。除此之外，微反应器的传热系数非常大，最优传热系数可达到25 kW/(m2·K)。即使利用微反应器进行一些反应速率快，放热量大的化学反应，反应放出的热量也能及时被吸收，反应温度波动小且稳定，也避免出现热点现象。因此对于那些常规反应器中无法有效控制的强放热反应的近等温操作，在微通道反应器中均可以实现，并且可以有效地抑制副反应的发生。

高效的传质能力

微通道反应器比常规反应器的特征尺寸小得多，使微反应器内的温度、压力等物理量得到提高，即提高了物质和能量传输的驱动力，使传质的推动力得到增大，单位体积和单位面积的扩散通量也得到扩大；微反应器较小的尺度缩小了流体的扩散距离和对流循环周期，降低了液体的混合时间，由此大大增强了微反应器的传质能力。

反应过程连续可控

在常规间歇反应器内进行剧烈的反应过程时，往往采用逐渐滴加反应物的方式来促进反应平衡的移动，防止反应过于剧烈，这种加料方式会造成一部分先加入的反应物停留时间过长，导至副反应的发生。微反应器采用微管道中连续流动的方式进料，在层流状态下流场分布均匀，可以精确控制物料在反应条件下的停留时间，因而可以方便地引发或终止反应，另外还可以提高产物的均匀性，减少副产物的生成。

高度集成

通过成熟的微加工技术可以将微通道反应器、微混合器、微换热器、微传感器和微执行器等器件集成于一块芯片上，以便达到对微反应器进行实时有效的监测和控制，从而实现反应系统的快速响应。同时由于微反应系统的高度集成化，使之拆装和移动更为方便以适于按需分配生产的要求。

体积小、消耗低

微通道反应器的反应体积小，只有很少的物料停留在反应器中，可以减少物料的消耗，由此可以节约反应原料的用量，有效地降低了成本，并且用很小的占地空间能够实现高效的工艺，兼具安全性、经济性和生态效益。

数增放大

传统常规反应器的放大需要通过逐级放大来实现的，放大效应的存在使反应器由实验室规模到工业生产用的大型设备时，工艺条件无法保持一致而且每级放大都需要反复实验来调试反应条件，耗时费力。而微反应器的放大则是通过并行增加微反应器的数量，不再像传统反应器在扩大生产时需要对反应器的尺度进行放大，即所谓的“数增放大”效应。这种放大方式消除了过程中的放大效应，实验室小试和工业化生产反应条件保持一致，省去了中试的步骤，大大缩短了研发时间，节省了昂贵的中试设备资金，实现科研成果从实验研究到工业生产的快速转化。

安全性高

由于微反应器的特征尺寸小，传质传热效率高，强放热化学反应产生的大量热量能够及时地被移走，从而避免了宏观反应器中常见的“飞温”现象；同时，由于反应过程中反应器内物料停留量很小、反应器耐压能力强，各反应器相对独立互不干扰，对于一些在常规条件下难于实现的反应过程尤其是易发生爆炸的化学反应均可以平稳的进行。除此之外，微反应器采用的连续流动进料，允许方便地引发或终止反应，反应过程易于控制，极大地提升了的安全性。

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