微通道反應(yīng)器是一種利用精密加工技術(shù)制造的微型反應(yīng)器，其內(nèi)部通道尺寸一般在10微米到1000微米之間。這種反應(yīng)器通過微小的通道實(shí)現(xiàn)流體之間的混合和化學(xué)反應(yīng)，具有高效、精確控制反應(yīng)條件、安全環(huán)保等優(yōu)勢(shì)。其主流通道直徑一般為毫米級(jí)別，但通道旁有大量微小液膜，可提供極大的比表面積，使反應(yīng)中能快速實(shí)現(xiàn)物質(zhì)的混合和傳遞，提高質(zhì)量傳遞速度和反應(yīng)速率。其小體積使熱量和質(zhì)量傳遞更有效，反應(yīng)溫度相對(duì)穩(wěn)定，從而降低能耗。

　　微通道反應(yīng)器系統(tǒng)通常由以下幾個(gè)關(guān)鍵部分組成：

　　1、微結(jié)構(gòu)反應(yīng)模塊-核心部件

　　功能:這是反應(yīng)發(fā)生的核心區(qū)域，包含設(shè)計(jì)精密的微米級(jí)通道網(wǎng)絡(luò)。

　　結(jié)構(gòu)形式:

　　板式：由多層金屬（如不銹鋼、哈氏合金）、玻璃或陶瓷薄片堆疊而成，通過光刻、蝕刻、微銑削或擴(kuò)散焊等工藝在片上加工出微通道，然后密封組合。這是最常見類型。

　　管式:在細(xì)小的管道（內(nèi)徑<1mm）內(nèi)進(jìn)行反應(yīng)，或在管道內(nèi)填充微結(jié)構(gòu)填料。

　　整體式:如蜂窩狀陶瓷塊，內(nèi)部有大量平行的微通道。

　　通道設(shè)計(jì):通道形狀多樣（直通道、蛇形、分叉、交錯(cuò)等），可集成混合單元（如T型、Y型、對(duì)撞射流）、停留管線、換熱通道等。

　　材質(zhì):需耐腐蝕、耐高溫高壓，常用316L不銹鋼、哈氏合金、鈦、玻璃、硅、陶瓷、碳化硅等。

　　2、進(jìn)料系統(tǒng)

　　功能:精確、穩(wěn)定地將反應(yīng)物料（液體、氣體）輸送到反應(yīng)模塊。

　　組成:

　　儲(chǔ)液罐/氣瓶:存放原料。

　　輸送泵:

　　液體:常用高壓恒流泵（如HPLC泵、柱塞泵、隔膜泵），能提供精確、脈動(dòng)小的流量。

　　氣體:使用質(zhì)量流量控制器(MFC)或高壓氣體鋼瓶配合減壓閥和針閥。

　　預(yù)熱器(可選):對(duì)進(jìn)料進(jìn)行預(yù)加熱，使其接近反應(yīng)溫度，減少進(jìn)入反應(yīng)器后的熱沖擊。

　　過濾器:在進(jìn)料端安裝精密過濾器（1-5μm），防止顆粒物堵塞微通道。

　　3、溫度控制系統(tǒng)

　　功能:精確控制反應(yīng)模塊的溫度，確保反應(yīng)在設(shè)定條件下進(jìn)行。

　　方式:

　　外部夾套/溫控箱:將反應(yīng)模塊置于恒溫油浴、電加熱爐或制冷加熱循環(huán)器中。

　　集成換熱通道:在反應(yīng)模塊內(nèi)部設(shè)計(jì)獨(dú)立的微通道，通入導(dǎo)熱油、水或制冷劑進(jìn)行直接換熱，傳熱效率高。

　　電加熱:在反應(yīng)模塊基底集成薄膜加熱器。

　　傳感器:內(nèi)置高精度溫度傳感器（如PT100）實(shí)時(shí)監(jiān)測(cè)溫度。

　　4、壓力控制系統(tǒng)

　　功能:維持系統(tǒng)壓力穩(wěn)定，防止溶劑沸騰（尤其高溫下），并影響氣液反應(yīng)的平衡。

　　組成:

　　背壓調(diào)節(jié)閥:安裝在反應(yīng)器出口，通過調(diào)節(jié)閥門開度來精確控制整個(gè)系統(tǒng)的操作壓力。

　　壓力傳感器:實(shí)時(shí)監(jiān)測(cè)入口和出口壓力，用于監(jiān)控堵塞情況（壓差升高）和控制BPR。

　　5、混合與分配單元

　　功能:在物料進(jìn)入主反應(yīng)區(qū)前，實(shí)現(xiàn)快速、均勻的混合。

　　類型:

　　被動(dòng)式混合:利用通道幾何結(jié)構(gòu)（T型接頭、Y型接頭、對(duì)撞射流、螺旋通道）產(chǎn)生湍流或分割重組來混合。

　　主動(dòng)式混合(較少見):通過外部能量（如超聲波）促進(jìn)混合。

　　分配:對(duì)于多路進(jìn)料，需設(shè)計(jì)合理的分流通道，確保各支路流量均勻。

　　6、控制系統(tǒng)與數(shù)據(jù)采集

　　功能:實(shí)現(xiàn)整個(gè)反應(yīng)過程的自動(dòng)化、監(jiān)控和數(shù)據(jù)記錄。

　　組成:

　　控制器(PLC/工控機(jī)):接收傳感器信號(hào)，控制泵速、溫度、壓力等參數(shù)。

　　人機(jī)界面(HMI):觸摸屏或計(jì)算機(jī)軟件，用于設(shè)置參數(shù)、監(jiān)控運(yùn)行狀態(tài)、顯示實(shí)時(shí)數(shù)據(jù)（溫度、壓力、流量）。

　　數(shù)據(jù)記錄:自動(dòng)記錄運(yùn)行參數(shù)，便于過程追溯和優(yōu)化。

　　7、產(chǎn)物收集與后處理系統(tǒng)

　　功能:收集反應(yīng)完成的流出物，并根據(jù)需要進(jìn)行后續(xù)處理。

　　組成:

　　收集瓶/罐:接收產(chǎn)物。

　　在線分析儀(可選):如在線FTIR、UV-Vis、拉曼光譜儀，實(shí)時(shí)監(jiān)測(cè)反應(yīng)進(jìn)程和產(chǎn)物濃度。

　　分離裝置(可選):如在線液液分離器、結(jié)晶器、蒸餾單元等，實(shí)現(xiàn)連續(xù)分離。

　　8、框架與連接件

　　功能:支撐和固定所有組件，提供流體和電氣連接。

　　組成:

　　機(jī)架:不銹鋼或鋁制框架。

　　管路與接頭:使用惰性材料（如PTFE、PFA、peek）的毛細(xì)管和高性能接頭（如Swagelok卡套接頭），確保密封性和化學(xué)兼容性。