什么是微反应器(Microreactor)？

微型反应器是一种可以发生化学反应的非常小的装置。通常，它的长度和宽度小于英寸（2.54厘米），厚度可能小于1/16英寸（1.56毫米），尽管尺寸不同。它通常有输入和输出管，内部有微小的通道或腔室，反应发生的地方。通常反应物和产品是...

微型反应器是一种可以发生化学反应的非常小的装置。通常，它的长度和宽度小于英寸（2.54厘米），厚度可能小于1/16英寸（1.56毫米），尽管尺寸不同。它通常有输入和输出管，内部有微小的通道或腔室，反应发生的地方。通常反应物和产品是液体-液体或气体-可以使用微型泵或电渗法引入。截至2011年，微型反应器仅用于实验和原型设计，但是，大量使用它们来大规模生产有用的化学物质是有实际前景的。科学家带烧杯这种装置通常是通过在合适的材料上蚀刻微小的通道来建造的，就像制造集成电路一样。它们可以由硅晶片、玻璃制成，金属或陶瓷材料。这些通道的宽度可能不超过人的头发。蚀刻可以通过激光、放电或化学方法进行。通常微反应器是由夹在一起的两块蚀刻板制成的。微反应器比更传统、更大规模的执行方式具有一些显著的优势化学反应。高比表面积能使反应进行得更快，通常在较低的温度下进行，这通常是潜在的危险或损坏设备的高热反应可以安全地进行；由于反应物的体积小得多，任何产生的热量都会迅速消散。传统化工厂的某些部分发生故障，可能会导致大量危险化学品的释放或完全停止生产相比之下，一个由大量微反应器组成的工厂不会因为某个部件的故障而受到很大的影响。通常情况下，微反应器是在反应物连续流动的情况下运行的。虽然单个微反应器的输出速率明显很小，但它仍然可以被视为一个小工厂利用大量大规模生产的微型反应器在经济上可行的规模上提供产品的可能性正在研究中。微型反应器在有机合成中的应用是一个非常有前途的领域。它们提供反应物的快速混合，反应时间快，提高毒性和爆炸性化合物的产量和安全处理。从实验室到工业级生产的规模化并不涉及到改变程序以达到最佳产量-只需增加更多的微型反应器单元。另一个潜在的商业用途是生产生物柴油，化石燃料的替代品。目前的生产方法要求将主要原料植物油和甲醇与催化剂混合，并静置数小时以完成反应。在生物柴油微型反应器中，反应几乎是即时的，而且，将工艺规模扩大到生产有用的数量只需要将大量的微型反应器组合起来，使用微型反应器实现大规模经济生产化学品必须克服的一系列问题，其中之一就是壁效应：反应物和产物往往粘附在反应室的壁面上。这对于使用大型反应容器的传统化工生产来说通常是无关紧要的，但在微观层面上，可能会损失相当大比例的潜在收益另一个问题是，在微型反应器中很难进行涉及固体的反应，无论是作为反应物还是作为产物，因为它们往往堵塞通道。

发表于 2020-09-18 06:33
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分类：科学教育

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