高效的傳熱能力

微反應(yīng)器內(nèi)的流體比表面積大小可達(dá)到104~106 m2/m3，常規(guī)反應(yīng)器一般不超過1 000 m2/m3，相對(duì)比常規(guī)反應(yīng)器高達(dá)1~3 個(gè)數(shù)量級(jí)。由于流體厚度減小，比表面積提高，微通道內(nèi)的反應(yīng)物與壁面可進(jìn)行高效的熱交換。除此之外，微反應(yīng)器的傳熱系數(shù)非常大，最優(yōu)傳熱系數(shù)可達(dá)到25 kW/(m2·K)。即使利用微反應(yīng)器進(jìn)行一些反應(yīng)速率快，放熱量大的化學(xué)反應(yīng)，反應(yīng)放出的熱量也能及時(shí)被吸收，反應(yīng)溫度波動(dòng)小且穩(wěn)定，也避免出現(xiàn)熱點(diǎn)現(xiàn)象。因此對(duì)于那些常規(guī)反應(yīng)器中無法有效控制的強(qiáng)放熱反應(yīng)的近等溫操作，在微通道反應(yīng)器中均可以實(shí)現(xiàn)，并且可以有效地抑制副反應(yīng)的發(fā)生。

高效的傳質(zhì)能力

微通道反應(yīng)器比常規(guī)反應(yīng)器的特征尺寸小得多，使微反應(yīng)器內(nèi)的溫度、壓力等物理量得到提高，即提高了物質(zhì)和能量傳輸?shù)尿?qū)動(dòng)力，使傳質(zhì)的推動(dòng)力得到增大，單位體積和單位面積的擴(kuò)散通量也得到擴(kuò)大；微反應(yīng)器較小的尺度縮小了流體的擴(kuò)散距離和對(duì)流循環(huán)周期，降低了液體的混合時(shí)間，由此大大增強(qiáng)了微反應(yīng)器的傳質(zhì)能力。

反應(yīng)過程連續(xù)可控

在常規(guī)間歇反應(yīng)器內(nèi)進(jìn)行劇烈的反應(yīng)過程時(shí)，往往采用逐漸滴加反應(yīng)物的方式來促進(jìn)反應(yīng)平衡的移動(dòng)，防止反應(yīng)過于劇烈，這種加料方式會(huì)造成一部分先加入的反應(yīng)物停留時(shí)間過長，導(dǎo)致副反應(yīng)的發(fā)生。微反應(yīng)器采用微管道中連續(xù)流動(dòng)的方式進(jìn)料，在層流狀態(tài)下流場(chǎng)分布均勻，可以精確控制物料在反應(yīng)條件下的停留時(shí)間，因而可以方便地引發(fā)或終止反應(yīng)，另外還可以提高產(chǎn)物的均勻性，減少副產(chǎn)物的生成。

高度集成

通過成熟的微加工技術(shù)可以將微通道反應(yīng)器、微混合器、微換熱器、微傳感器和微執(zhí)行器等器件集成于一塊芯片上，以便達(dá)到對(duì)微反應(yīng)器進(jìn)行實(shí)時(shí)有效的監(jiān)測(cè)和控制，從而實(shí)現(xiàn)反應(yīng)系統(tǒng)的快速響應(yīng)。同時(shí)由于微反應(yīng)系統(tǒng)的高度集成化，使之拆裝和移動(dòng)更為方便以適于按需分配生產(chǎn)的要求。

體積小、消耗低

微通道反應(yīng)器的反應(yīng)體積小，只有很少的物料停留在反應(yīng)器中，可以減少物料的消耗，由此可以節(jié)約反應(yīng)原料的用量，有效地降低了成本，并且用很小的占地空間能夠?qū)崿F(xiàn)高效的工藝，兼具安全性、經(jīng)濟(jì)性和生態(tài)效益。

數(shù)增放大

傳統(tǒng)常規(guī)反應(yīng)器的放大需要通過逐級(jí)放大來實(shí)現(xiàn)的，放大效應(yīng)的存在使反應(yīng)器由實(shí)驗(yàn)室規(guī)模到工業(yè)生產(chǎn)用的大型設(shè)備時(shí)，工藝條件無法保持一致而且每級(jí)放大都需要反復(fù)實(shí)驗(yàn)來調(diào)試反應(yīng)條件，耗時(shí)費(fèi)力。而微反應(yīng)器的放大則是通過并行增加微反應(yīng)器的數(shù)量，不再像傳統(tǒng)反應(yīng)器在擴(kuò)大生產(chǎn)時(shí)需要對(duì)反應(yīng)器的尺度進(jìn)行放大，即所謂的“數(shù)增放大”效應(yīng)。這種放大方式消除了過程中的放大效應(yīng)，實(shí)驗(yàn)室小試和工業(yè)化生產(chǎn)反應(yīng)條件保持一致，省去了中試的步驟，大大縮短了研發(fā)時(shí)間，節(jié)省了昂貴的中試設(shè)備資金，實(shí)現(xiàn)科研成果從實(shí)驗(yàn)研究到工業(yè)生產(chǎn)的快速轉(zhuǎn)化。

安全性高

由于微反應(yīng)器的特征尺寸小，傳質(zhì)傳熱效率高，強(qiáng)放熱化學(xué)反應(yīng)產(chǎn)生的大量熱量能夠及時(shí)地被移走，從而避免了宏觀反應(yīng)器中常見的“飛溫”現(xiàn)象；同時(shí)，由于反應(yīng)過程中反應(yīng)器內(nèi)物料停留量很小、反應(yīng)器耐壓能力強(qiáng)，各反應(yīng)器相對(duì)獨(dú)立互不干擾，對(duì)于一些在常規(guī)條件下難于實(shí)現(xiàn)的反應(yīng)過程尤其是易發(fā)生爆炸的化學(xué)反應(yīng)均可以平穩(wěn)的進(jìn)行。除此之外，微反應(yīng)器采用的連續(xù)流動(dòng)進(jìn)料，允許方便地引發(fā)或終止反應(yīng)，反應(yīng)過程易于控制，極大地提升了的安全性。

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