隨著對(duì)微反應(yīng)器的研究不斷深入，對(duì)其進(jìn)行分類(lèi)不可避免地存在著偏差。可以參考傳統(tǒng)反應(yīng)器的分類(lèi)標(biāo)準(zhǔn)，對(duì)微反應(yīng)器進(jìn)行分類(lèi)和歸納。微反應(yīng)器按不同的分類(lèi)方法有很多種。按照微反應(yīng)器的工作方式，可分為連續(xù)微反應(yīng)器、半連續(xù)微反應(yīng)器和間歇微反應(yīng)器。本論文中所涉及的微反應(yīng)器都是連續(xù)微反應(yīng)器，在半連續(xù)微反應(yīng)器中，對(duì)其報(bào)道甚少。第二類(lèi)微反應(yīng)器按其用途可分為實(shí)驗(yàn)性微反應(yīng)器和生產(chǎn)型微反應(yīng)器，其中微反應(yīng)器在藥物篩選、催化劑性能檢測(cè)、工藝開(kāi)發(fā)與優(yōu)化等方面的應(yīng)用。

以化學(xué)反應(yīng)工程的觀點(diǎn)來(lái)看，微反應(yīng)器的類(lèi)型與反應(yīng)過(guò)程密不可分，不同相態(tài)的反應(yīng)過(guò)程對(duì)微反應(yīng)器結(jié)構(gòu)的要求也不相同，因此，微反應(yīng)器可分為氣固相催化微反應(yīng)器、液-液微反應(yīng)器、氣液相微反應(yīng)器、氣液相微反應(yīng)器、氣液固三相催化微反應(yīng)器等。以下就這幾種類(lèi)型的微反應(yīng)器作簡(jiǎn)要介紹。

1氣固相催化微反應(yīng)器

鑒于微反應(yīng)器的特性適合于氣固相催化反應(yīng)，目前微反應(yīng)器的研究主要集中在氣固相催化反應(yīng)上，氣固相催化微反應(yīng)器種類(lèi)最多。與壁面裝有催化劑的微通道相比，氣-固相催化微反應(yīng)器更簡(jiǎn)單。復(fù)合氣固相催化微反應(yīng)器一般是由一個(gè)或多個(gè)功能如混合、傳熱、傳感、分離等耦合而成。如圖所示，微反應(yīng)器包括反應(yīng)、加熱和冷卻三種功能，由反應(yīng)器、加熱和冷卻器三部分組成。

較有代表性的氣相微反應(yīng)器是由麻省理工學(xué)院RaviSrinivason等設(shè)計(jì)制造的T型薄壁微反應(yīng)器。本反應(yīng)器用于氨的氧化反應(yīng)，氨氣和氧氣分別從T型反應(yīng)器的兩個(gè)通道進(jìn)入，通過(guò)流量傳感器，在正下方通道進(jìn)口處混合，在正下方的通道壁外側(cè)設(shè)置溫度傳感器和加熱器，T型反應(yīng)器的薄壁結(jié)構(gòu)本身就是一個(gè)熱交換器，通過(guò)制作材料改變熱導(dǎo)率和調(diào)整壁厚度，可以控制反應(yīng)熱量的轉(zhuǎn)移，從而適合放熱不同的化學(xué)反應(yīng)。另外，F(xiàn)ranz等設(shè)計(jì)制造了一種可用于脫氫/氫化反應(yīng)的微膜反應(yīng)器，由于它與膜分離的功能相結(jié)合，反應(yīng)物與產(chǎn)物在反應(yīng)過(guò)程中分離，使得平衡轉(zhuǎn)化率不斷提高，產(chǎn)物收得率也隨之提高。

2液相微反應(yīng)器

與氣固相催化微反應(yīng)器相比，液相微反應(yīng)器的種類(lèi)相對(duì)較少。其中一個(gè)關(guān)鍵的影響因素是液-液相反應(yīng)的充分混合，因此液-液相微反應(yīng)器或與微混合器耦合，或者本身就是一個(gè)微混合體。微反應(yīng)器的例子很少，專(zhuān)門(mén)為液-液相反應(yīng)而設(shè)計(jì)的其它功能單元，例如微混合器。BASF設(shè)計(jì)的維他命前體合成微反應(yīng)器和MIT為完成多什曼化學(xué)反應(yīng)而設(shè)計(jì)的微反應(yīng)器。二者代表了兩種典型的液相混合模式，前者采用靜態(tài)混合，將流體反復(fù)分割合并，以縮短擴(kuò)散路徑，而后者則采用流體動(dòng)力學(xué)集中法，即多個(gè)進(jìn)給微通道呈扇形分布，集中在一條狹窄的微通道內(nèi)，通過(guò)液體擴(kuò)散快速混合。

同時(shí)，英國(guó)Hull大學(xué)設(shè)計(jì)了一種T型液液相微反應(yīng)器，其最大特點(diǎn)是通過(guò)電滲析法輸送流體，如圖7所示：它由底板和蓋板兩部分組成，并用退火方法焊接在一起。在基片上蝕刻的微孔道呈T形，其中一微通道裝有金屬催化劑。蓋上設(shè)有3個(gè)直徑2毫米、B、C的圓柱形容器，與微孔相連，用于儲(chǔ)存反應(yīng)物及產(chǎn)品。蓋上的容器中裝有鉑電極，用來(lái)裝入電流。與液相微反應(yīng)器相比，氣液相微反應(yīng)器的研究相對(duì)較少，根據(jù)氣液接觸的不同，所報(bào)道的微反應(yīng)器可以分為兩類(lèi)。

3氣液微反應(yīng)器

一種是氣液從兩個(gè)微通道分別匯流到一個(gè)微通道，其整體結(jié)構(gòu)呈T字形。因?yàn)樵跉庖簝上嘁褐辛黧w的流動(dòng)與罩塔相似，隨著氣液流速變化出現(xiàn)氣泡流、節(jié)涌流、環(huán)狀流和噴射流等典型的流型，這種氣液相微反應(yīng)器被稱(chēng)為微泡罩塔。另外一類(lèi)是沉淀膜式微反應(yīng)器，液相從上至下呈膜狀流動(dòng)，氣液兩相在膜表面充分接觸。氣-液相的接觸面積決定了氣液反應(yīng)速率和轉(zhuǎn)化率等。氣液反應(yīng)器兩種類(lèi)型的氣液相接觸面積都很大，內(nèi)表面積接近20000m2/m3，比傳統(tǒng)氣液反應(yīng)器大了一個(gè)數(shù)量級(jí)。

4氣液固三相催化微反應(yīng)器

在化學(xué)反應(yīng)中，氣液固三相反應(yīng)種類(lèi)較多，多數(shù)情況下是固體催化劑，氣液和液體為反應(yīng)物或產(chǎn)物，美國(guó)麻省理工學(xué)院開(kāi)發(fā)了一種用于氣液固三相催化反應(yīng)的微填充床反應(yīng)器，其結(jié)構(gòu)與固定床反應(yīng)器相似，在反應(yīng)室(微通道)中填充催化劑固定顆粒，氣相和液相被分成若干流股，再經(jīng)管匯到反應(yīng)室中進(jìn)行催化反應(yīng)。MIT還試圖“放大”這一微反應(yīng)器，以將10個(gè)微填充床反應(yīng)器并聯(lián)在一起，在保持產(chǎn)量恒定的情況下，可顯著降低微填充床反應(yīng)器的壓降。

所述微電反應(yīng)器的反應(yīng)物具有液相和氣相兩種性質(zhì)，由于它們各有特點(diǎn)，不能簡(jiǎn)單地劃分為液相微反應(yīng)器或氣相微反應(yīng)器，而是單獨(dú)劃分為一類(lèi)。在德國(guó)美因茲學(xué)院率先開(kāi)發(fā)出一種由對(duì)甲氧基苯甲烷甲烷合成對(duì)甲氧基苯甲醛的電化學(xué)微反應(yīng)器。同時(shí)，美國(guó)麻省理工學(xué)院的研究人員在耐熱玻璃/硅光化學(xué)微反應(yīng)裝置中，采用裝有微型紫外燈的苯甲酮合成了頻哪醇。