微反應器的應用演示文稿1現在是1頁\一共有22頁\編輯于星期六優選微反應器的應用現在是2頁\一共有22頁\編輯于星期六3姓名：蔡志明愛好：收集資料，寫論文組員介紹姓名：魏朝堂愛好：收集資料，制作論文現在是3頁\一共有22頁\編輯于星期六組員介紹4姓名：李嘉文愛好：制作PPT姓名：朱志琦愛好：展示PPT現在是4頁\一共有22頁\編輯于星期六1324

目錄微反應器的概述-------------------------------------------------------------04

微反應器的分類-------------------------------------------------------------07微反應器的特征-------------------------------------------------------------12微反應器的應用-------------------------------------------------------------1355微反應器的缺陷-------------------------------------------------------------21現在是5頁\一共有22頁\編輯于星期六什么是微反應器

微反應技術是一種將微結構內在的優勢，應用到化學過程的技術和方法，體現這種技術的設備稱為微反應器（microreactor）。

這些微反應器都有一個根本特點,那就是把化學反應控制在盡量微小的空間內,化學反應空間的尺寸數量級一般為微米甚至納米。

-圖為常見微反應器的實物照-16現在是6頁\一共有22頁\編輯于星期六什么是微反應器

-微反應器層次系統-17現在是7頁\一共有22頁\編輯于星期六1？微反應器微混合器微分離器微換熱器區別：8現在是8頁\一共有22頁\編輯于星期六氣液固三相微反應器

氣液相微反應器

氣固相微反應器

2液液相微反應器

9分類：現在是9頁\一共有22頁\編輯于星期六氣固相微反應器

氣固相微反應系統是常見的反應系統，固體是催化劑，兩種或多種氣體混合物是反應物。最簡單的氣固相催化微反應器莫過于壁面固定有催化劑的微通道。復雜的氣固相催化微反應器一般都耦合了混合、換熱、傳感和分離等某一功能或多項功能。210

代表：麻省理工學院RaviSrinivasao等設計的T形薄壁微反應器，用于氨的氧化反應。氨氣和氧氣分別從T形反應器兩側通道進入。T形反應器薄壁自身就是換熱器，通過變化薄壁的制作材料改變熱導率和調整厚度，可以控制反應熱的移除，從而適合放熱量不同的各種反應。

-T型氣固相微反應器示意圖-現在是10頁\一共有22頁\編輯于星期六液液相微反應器在液相反應中，反應液體呈層流狀態流動，擴散是傳質的主要途徑，因此影響液液相反應的關鍵因素是充分混合，為此以下兩種基本方式，一種是由泵輸送的兩種液體分別進入各自的輸送通道，然后在平行的縱向接觸面上混合、擴散到發生化學反應。另一種是將一種液體用多次脈沖的方法注射到另一種液體流中，擴散和反應發生在多個橫向接觸面上。

液液相微反應器在結構上主要有如下兩種類型。

-液液相微反應器示意圖-211

現在是11頁\一共有22頁\編輯于星期六氣液相微反應器氣液相微反應系統需要有效的方法將氣體擴散到液體中去，增大接觸面積的同時在整個微通道中保持擴散范圍。一類是氣液分別從兩根微通道匯流進一根微通道,整個結構呈T字形，即微泡罩塔反應器。另一類是沉降膜式微反應器,液相自上而下呈膜狀流動,氣液兩相在膜表面充分接觸。

-微泡罩塔反應器示意圖--沉降膜式微反應器-212

現在是12頁\一共有22頁\編輯于星期六氣液固三相微反應器氣液固三相反應在化學反應中也比較常見,種類較多,在大多數情況下固體為催化劑,氣體和液體為反應物或產物。氣液固三相微反應系統中，既要保證在整個反應中氣體在液體中的分散，同時還要求氣液固有較大的凈接觸面積，另外沿著反應通道低的壓力將也是確保反應順利進行的關鍵因素。

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-三相微反應器部分結構-現在是13頁\一共有22頁\編輯于星期六

幾何特性決定了微反應器內流體的傳遞特性，進而導致它具有溫控好、反應器體積小、轉化率和收率高及安全性能好等一系列超越傳統反應器的獨特的優越性。

狹窄規整的微通道、非常小的反應空間和非常大的比表面積。微反應器及其他微通道設備的通道特征尺寸(當量直徑)數量級是微米級。

由于微反應器的反應體積小，傳質傳熱速率快，能及時移走強放熱化學反應產生的大量熱量，從而避免宏觀反應器中常見的“飛溫”現象;適用于易發生爆炸的化學反應。3幾何特性傳遞特性安全特性14現在是14頁\一共有22頁\編輯于星期六4低溫反應及金屬有機化學反應

有機化學中有不少反應,要求在零下數十度甚至更低溫度進行。其中很多是金屬有機化學反應。這一點在實驗室不難實現,在生產上就比較難以實現,即使采用內加盤管的反應罐往往也需要很長時間才能完成加料,更不用說設備投資和能耗問題。對這一大類反應,微反應器技術大有用武之地。如：一個金屬有機化合物的加成反應，如下：15現在是15頁\一共有22頁\編輯于星期六4因此可以推斷出可以看出,常規需要在很低溫度下進行的反應,用微反應器在室溫或稍低于0℃即可進行,且收率還有所提高。或者,在同等溫度條件下,反應收率大幅度提高。低溫反應及金屬有機化學反應

比較下表中的數據可以看出,常規500mL反應瓶中-40℃反應0.5h,收率為88%;6m3

反應鍋-20℃反應5h,收率降到72%;使用微反應器進行小試,在-10℃,停留時間僅10s,收率達95%;而且這一條件放大到生產規模后收率仍然有92%。

因此可以推斷出可以看出,常規需要在很低溫度下進行的反應,用微反應器在室溫或稍低于0℃即可進行,且收率還有所提高。或者,在同等溫度條件下,反應收率大幅度提高。16現在是16頁\一共有22頁\編輯于星期六4低溫反應及金屬有機化學反應17現在是17頁\一共有22頁\編輯于星期六4因此可以推斷出可以看出,常規需要在很低溫度下進行的反應,用微反應器在室溫或稍低于0℃即可進行,且收率還有所提高。或者,在同等溫度條件下,反應收率大幅度提高。高溫反應及易失控反應

比如：精確控溫防止脫羧副反應。此硝化反應的問題在于反應放熱劇烈,而反應溫度又必須控制在100℃以下,否則產物會發生脫羧副反應。18現在是18頁\一共有22頁\編輯于星期六4因此可以推斷出可以看出,常規需要在很低溫度下進行的反應,用微反應器在室溫或稍低于0℃即可進行,且收率還有所提高。或者,在同等溫度條件下,反應收率大幅度提高。利用微反應器提高反應選擇性

提高傅克反應單取代產物收率的反應：

此反應在-78℃進行，由于反應物非常活潑,很容易發生多取代。使用微反應器后,單取代物的收率大大提高,取得了遠遠高于常規反應器的收率(92%)和選擇性(96%)。19現在是19頁\一共有22頁\編輯于星期六4因此可以推斷出可以看出,常規需要在很低溫度下進行的反應,用微反應器在室溫或稍低于0℃即可進行,且收率還有所提高。或者,在同等溫度條件下,反應收率大幅度提高。微反應器在高分子方面的應用

分子量控制功能端基聚合物嵌段聚合物20現在是20頁\一共有22頁\編輯于星期六ONETWO鏈式聚合：

利用微反應器進行自由基聚合反應主要目的就是強化反應熱的移除。如一項針對丙烯酸丁酯的聚合進行的研究。

研究結果表明，在微反應器內可以獲得Mn=20800、PDI=3.16的聚丙烯酸丁酯，而相同反應條件下的攪拌反應則只能獲得Mn=9300、PDI=10.3的聚合產物。逐步聚合（縮聚）：

Kessler等研究了甲基三甲氧基硅烷在微反應器中的縮聚過程，他們使用多次破碎式的微混合器混合單體和酸性催化劑，再在后續的毛細管里完成縮聚過程并且淬冷終止反應，實驗發現微反應器不僅收率高，而且獲得的聚合物分子量標準偏差僅有3.4%，較攪拌反應釜內50%的標準偏差大幅減小。

2005年Kuboyama等報道了微反應器內對二氨基二苯醚（ODA）和間苯二甲酰氯（IPA）的縮聚反應研究，使用T型微混合器混合兩種單體，在后續的毛細管內完成聚合過程，實驗結果表明，微反應器內反應時間縮短，分子量分布也相對變窄。4分子量控制21現在是21頁\一共有22頁\編輯于星期六一項研究使用兩個串聯的分支微反應器實現了聚苯乙烯和聚對-叔丁氧基苯乙烯嵌段共聚物的合成，實驗結果表明聚對-叔丁氧基苯乙烯的嵌段比例可以在0～80%之間調節，整個共聚物分子量Mn=3600～25000、PDI=1.14～1.21。這種方法可以使用兩個串聯的微反應器來實現，在第一個微反應器內完成聚合，在第二個微反應器內完成端基修飾。如一項對微反應器內對二氨基二苯醚（ODA）和間苯二甲酰氯（IPA）的縮聚反應研究中，研究