微反應器的制造可以由金屬和非金屬等多種材質(zhì)經(jīng)過精密微通道加工與密封實現(xiàn)。通常使用的材質(zhì)包括有：玻璃、碳化硅、不銹鋼、特種合金等等，反應器的溫度范圍（通常為-50oC – 200oC）和壓力范圍（可達50公斤以上）也足夠?qū)挘梢詽M足多種化學反應對工藝條件的需求。

      微反應器是一種“工藝強化”利器，可以讓反應在受控的時間和空間內(nèi)以更高的溫度、更高的濃度、和更快的混合來快速完成。通過工藝強化，化學反應通常可以在分鐘級、甚至秒級實現(xiàn)完全轉(zhuǎn)化，同時能夠較好地控制副反應與雜質(zhì)的生成，從而達到提高收率、提升安全性、提高合成效率的綜合效果。

      然而，微反應器并不是萬能的技術，對微反應器適用性的準備判斷是應用微反應器進行技術開發(fā)的重要一步?？梢詮乃膫€方面判斷其在具體化學反應上的適用性：

－反應體系流動性是否良好：

??即，是否存在影響體系流動性的因素。通常，液液相反應、氣液相反應、甚至氣液固三相催化類反應（如催化加氫），均可以在微反應器內(nèi)實現(xiàn)穩(wěn)定流動。然而，若反應原料、中間態(tài)、或者反應產(chǎn)物存在固體，則需要考慮固體含量、形態(tài)等，以不堵塞反應通道為前提。另外，對于某些高粘度體系，同樣存在流動性障礙，其實用性需要仔細考察。

－反應體系是否受傳質(zhì)控制：

k，傳質(zhì)速率??K1’，本征反應速率

      從反應物到產(chǎn)物的反應轉(zhuǎn)化速率受到傳質(zhì)速率和本征反應速率的影響。相對較慢的一個速率通常決定了整個反應轉(zhuǎn)化速率。對于液液非均相反應、氣液非均相反應、氣液固催化反應等，反應轉(zhuǎn)化速率往往受到傳質(zhì)速率的影響比較顯著。其中一個表現(xiàn)就是，如果攪拌速度加快，則反應轉(zhuǎn)化速率加快。然而，對于工業(yè)化反應設備，無法大幅度提升攪拌速度。因此，通過微反應器的應用可以強化傳質(zhì)速率，從而提升整體反應速率。

－反應體系是否存在換熱限制：

??反應器的有效換熱面積和整體換熱系數(shù)是反應“撤熱”的重要指標。換熱效率不夠，輕則反應雜質(zhì)增加，重則發(fā)生反應失控。對于常規(guī)存在換熱局限的反應設備，如攪拌式反應釜，通常采用長時間緩慢滴加、大量溶劑稀釋反應、大幅度降低反應溫度等操作以減緩反應速度，適應反應器的換熱能力。此類反應往往可以利用微反應器的高換熱能力的特點得到本質(zhì)改善。

－反應本征動力學速度：

??反應本征動力學速度與反應的活化能、反應物濃度、反應溫度、和催化劑等因素密切相關。微反應器擅長處理本征動力學速度為快速和中速的反應。本征反應速率過慢的反應仍然無法通過微反應器工藝強化實現(xiàn)秒級或者分鐘級反應。雖然很多反應并沒有本征反應速率的研究數(shù)據(jù)，但是實踐中常見硝化反應、重氮化反應、氯化反應、氧化過氧化反應等等，反應速率較快。而需要高溫長時間加熱的反應，往往本征反應速率較慢。

      目前，微反應器技術已經(jīng)廣泛涉獵于精細化工研發(fā)與生產(chǎn)的各個領域，如：農(nóng)藥中間體、醫(yī)藥中間體、染料中間體、納米材料、環(huán)保處理、萃取、乳化等等，并成功使用于多個工業(yè)化項目。

過氧化反應

有機過氧化物是聚合領域常用的引發(fā)劑，其合成和使用環(huán)節(jié)存在較多安全隱患，尤其是某些活性較高的低溫型引發(fā)劑。采用微反應連續(xù)化技術可以實現(xiàn)反應、分離、和純化的全連續(xù)，在極小持液體積的反應設備中安全生產(chǎn)出大量產(chǎn)品。

金屬有機反應

藥物合成中經(jīng)常使用到丁基鋰、LDA等有機金屬試劑。該類反應試劑使用危險性高，容易著火。試劑本身易水解，對反應體系和操作技能要求比較高，易出現(xiàn)反應重復困難的情況。

??金屬有機反應通常需要采用液氮等方式控制極低溫度（如：-78oC）。然而，這并非反應本身要求控制的溫度，而是受到反應設備的傳熱局限性，為了減少反應熱點而采用了更低的反應溫度。在微反應器上，此類反應通常在-35oC附近即可實現(xiàn)很好的效果，選擇性往往有較大幅度提升。

氯化反應

氯氣與反應原料中活潑氫的自由基取代反應，是碳氫鍵功能化的重要手段。比如，對芐位的氯化，可以得到一氯和多氯等中間體，繼而可以轉(zhuǎn)化為其他中間體；對乙酰乙酸乙酯的活潑亞甲基氯化，是獲得多種雜環(huán)的有效途徑。

??傳統(tǒng)的氯化工藝通常為釜式鼓泡通氯，氯氣利用率很低，選擇性控制困難。降膜反應器雖然可以減少返混，但是依然需要循環(huán)回收大過量的氯氣。

??微反應器為氯化提供了另外一種連續(xù)化的選擇。氯氣和原料以順流的方式進入反應器，原料當量可以準確控制。在一定的溫度下實現(xiàn)理想的平推流操作，從而提升反應的選擇性。

??氯化反應需要對氯氣的流量進行準確控制，因此氯氣進料系統(tǒng)的設計與性能是成功的關鍵因素之一。

氯氣進料系統(tǒng)裝置照片

重氮化反應

重氮化反應是重要的氨基轉(zhuǎn)化的重要中間體，往往是快速、放熱劇烈的高危反應。微反應器對重氮化反應可以實現(xiàn)極其準確的流量控制、溫度控制，使得重氮鹽含量提升，偶聯(lián)雜質(zhì)和焦油含量明顯減少。

催化加氫

硝化反應

18類高危工藝

2013年，國家安監(jiān)總局公布了18類重點監(jiān)管的高危工藝。這些高危工藝的一般特點是反應劇烈、放熱量大、容易引發(fā)生產(chǎn)安全事故。微反應器技術的高換熱能力、和低持液量等特點，是提升此類高危工藝的本質(zhì)安全手段，已經(jīng)在硝化、氯化、氧化、催化加氫等諸多反應中得到了切實應用，取得了良好效果。

噻呋酰胺中間體合成

氯化反應PID設計圖

年產(chǎn)500噸氯化產(chǎn)品車間圖

對氯苯肼合成

萬噸通量工業(yè)化裝備設計圖

萬噸通量工業(yè)化裝備圖

資料來源：惠和化德

??惠和化德由化學合成和化工領域?qū)＜覄?chuàng)辦，有豐富的連續(xù)流工藝開發(fā)和工業(yè)化經(jīng)驗。團隊成員均具有較高學歷，且大都具有制藥與精細化工多年行業(yè)研發(fā)與生產(chǎn)經(jīng)驗。年輕而富有朝氣的團隊，誓為“智慧化工”的愿景而努力。上海惠和化德生物科技有限公司，于2015年成立于中國（上海）自由貿(mào)易試驗區(qū)內(nèi)，是一家專注于連續(xù)化工藝開發(fā)與工業(yè)化的創(chuàng)新型高科技公司?；莺突轮饕沼冢海?）精細化工企業(yè)：開發(fā)連續(xù)反應工藝包，建造成套功能化裝備，實現(xiàn)更安全，更環(huán)保，更高效的工業(yè)化生產(chǎn)。（2）醫(yī)藥研發(fā)企業(yè)：提供流動化學開發(fā)、與連續(xù)合成定制服務。公司已經(jīng)服務于上百個客戶的三百多個反應，研發(fā)成功率高達75%。