作者：李晓岩  发布时间：2011-10-18　

　　文章来源：中国化工报

　　中化新网讯　　让反应时间从几小时~几十小时缩短到几十秒，甚至几秒，让体积庞大的传统反应容器瘦身至以升、毫升为单位的微反应器，这样的科技探索已经有了初步成功实践。问世仅20余年的微化工技术以它独有的魅力让我们对未来的化工生产充满遐想：利用可直接放大、安全性高、反应过程易控的技术改变化学工业污染重、能耗高和安全性差的传统形象，实现化工生产过程的强化、微型化和绿色化，大幅提高化工生产的资源和能源利用效率。

　　微化工技术给我们最直观的感受就是能显著缩短反应时间和缩小反应系统的体积。德国默克公司曾通过微化工技术将格利雅试剂酮还原反应时间从数小时降至几秒钟。在我国，中石化公司催化剂长岭分公司工业运行2年的磷酸二氢铵生产微化工系统产能可达8万吨，但系统中各设备的体积均不足6升。这些案例完美展示了微化工技术激动人心的一面。

　　化学工业中的许多反应属强放热过程，存在爆炸危险。“而采用微反应技术能够提高过程反应的效率，改善过程反应的安全性。”据中科院大连化物所陈光文研究员介绍，微化工技术的开发与应用，将会改变现有化工设备的性能、体积、能耗和物耗，对化学工业的发展产生重大影响。例如目前工业应用的烃类硝化反应时间一般在数十分钟至数小时，但在微反应器内可采用绝热硝化并同时改变工艺条件，将反应时间缩短至数秒。

　　由于微化工设备的内部通道特征尺度通常在几十微米至几百微米，可实现反应物料间的超快速微观混合；流体与器壁间有很大的接触面积，能显著提高流体间的换热效率，可实现反应过程的原位高效换热，其传热、传质能力较常规尺度提高1～3个数量级。另外，由于通道特征尺度小于火焰传播的临界尺度且微反应器内反应物持有量小，因而具有内在安全性，将其应用于快速混合、强放热及易燃易爆的反应过程，能显著提高过程的安全性，并可实现连续化操作。

　　此外，由于微化工设备结构的模块化，易于实现直接放大（设备单元并联），可快速推进实验室成果的实用化进程。由此可见，采用微反应技术可大幅度提高反应过程中的资源和能量的利用效率，减小过程系统的体积或提高单位体积的生产能力，实现化工生产过程安全、过程强化、微型化和绿色化。

　　微化工技术与传统化工工艺的最大区别是需要研究开发适合于微反应系统的快速反应工艺条件。陈光文对此解释说，由于化学反应过程大多为复杂反应体系，因此需深入研究主、副反应的本征动力学以及反应过程行为，优化工艺条件以提高主反应速率、控制副反应速率，最终提高目的产物的选择性。他认为这也是目前微反应技术工业化应用需要攻克的难关之一。

　　微化工技术的光明前景已引起各国研究机构的高度重视，各国政府都相继制订研究计划。然而，迄今为止，微化工技术在化工生产过程的实际应用尚不多见，业界也一直处于观望状态。陈光文认为，其原因一方面在于微化工技术一些高难度问题尚未得到圆满解决，比如微反应器的加工及材质选择，以及多个微反应器串并联导致的成本增加，因此仍需要不断深化微化工技术的相关基础研究。同时，由于微化工技术研究初期主要集中在高校和科研机构的实验室，产业界虽有关注但介入不多，因此对微化工系统的放大和集成技术的研究机会少，大大减缓了微化工技术的实用化进程。他建议学术界应与产业界积极合作，开展各种类型反应的工业应用示范，共同推进微化工技术的工业进程。

　　我国在微化工技术产业化上已小有成就。据记者了解，虽然在微化工技术领域起步较晚，但由于在研究初期科研单位就积极与产业界开展合作，加速了我国微化工技术的产业化进程，形成了一些具有自主知识产权的微化工专利技术。清华大学化学工程联合国家重点实验室借鉴膜乳化技术，成功开发出万吨级膜分散微结构反应器制备单分散纳米碳酸钙的工业装置，大连化物所开发的已稳定工业运行两年的8万吨/年磷酸二氢铵微化工系统；近日大连化物所与胜利油田中胜环保有限公司合作开发的百千吨级用于石油磺酸盐生产的微反应技术均实现了工业化应用，这些充分证明了微化工技术在工业规模上的可行性。

　　可以预见，微化工技术的成功开发与应用将会对整个化学化工领域产生重大影响。在未来的5~10年内，微反应技术将会在精细化工、纳米材料以及基于微反应技术的新过程等领域获得较广泛的应用。

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