什么是微反應器(Microreactor)？

微型反應器是一種可以發生化學反應的非常小的裝置。通常，它的長度和寬度小于英寸（2.54厘米），厚度可能小于1/16英寸（1.56毫米），盡管尺寸不同。它通常有輸入和輸出管，內部有微小的通道或腔室，反應發生的地方。通常反應物和產品是...

微型反應器是一種可以發生化學反應的非常小的裝置。通常，它的長度和寬度小于英寸（2.54厘米），厚度可能小于1/16英寸（1.56毫米），盡管尺寸不同。它通常有輸入和輸出管，內部有微小的通道或腔室，反應發生的地方。通常反應物和產品是液體-液體或氣體-可以使用微型泵或電滲法引入。截至2011年，微型反應器僅用于實驗和原型設計，但是，大量使用它們來大規模生產有用的化學物質是有實際前景的。科學家帶燒杯這種裝置通常是通過在合適的材料上蝕刻微小的通道來建造的，就像制造集成電路一樣。它們可以由硅晶片、玻璃制成，金屬或陶瓷材料。這些通道的寬度可能不超過人的頭發。蝕刻可以通過激光、放電或化學方法進行。通常微反應器是由夾在一起的兩塊蝕刻板制成的。微反應器比更傳統、更大規模的執行方式具有一些顯著的優勢化學反應。高比表面積能使反應進行得更快，通常在較低的溫度下進行，這通常是潛在的危險或損壞設備的高熱反應可以安全地進行；由于反應物的體積小得多，任何產生的熱量都會迅速消散。傳統化工廠的某些部分發生故障，可能會導致大量危險化學品的釋放或完全停止生產相比之下，一個由大量微反應器組成的工廠不會因為某個部件的故障而受到很大的影響。通常情況下，微反應器是在反應物連續流動的情況下運行的。雖然單個微反應器的輸出速率明顯很小，但它仍然可以被視為一個小工廠利用大量大規模生產的微型反應器在經濟上可行的規模上提供產品的可能性正在研究中。微型反應器在有機合成中的應用是一個非常有前途的領域。它們提供反應物的快速混合，反應時間快，提高毒性和爆炸性化合物的產量和安全處理。從實驗室到工業級生產的規模化并不涉及到改變程序以達到最佳產量-只需增加更多的微型反應器單元。另一個潛在的商業用途是生產生物柴油，化石燃料的替代品。目前的生產方法要求將主要原料植物油和甲醇與催化劑混合，并靜置數小時以完成反應。在生物柴油微型反應器中，反應幾乎是即時的，而且，將工藝規模擴大到生產有用的數量只需要將大量的微型反應器組合起來，使用微型反應器實現大規模經濟生產化學品必須克服的一系列問題，其中之一就是壁效應：反應物和產物往往粘附在反應室的壁面上。這對于使用大型反應容器的傳統化工生產來說通常是無關緊要的，但在微觀層面上，可能會損失相當大比例的潛在收益另一個問題是，在微型反應器中很難進行涉及固體的反應，無論是作為反應物還是作為產物，因為它們往往堵塞通道。

發表于 2020-09-18 06:33
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分類：科學教育

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