微反應(yīng)器的應(yīng)用演示文稿1現(xiàn)在是1頁(yè)\一共有22頁(yè)\編輯于星期六優(yōu)選微反應(yīng)器的應(yīng)用現(xiàn)在是2頁(yè)\一共有22頁(yè)\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(xiàn)在是3頁(yè)\一共有22頁(yè)\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(xiàn)在是4頁(yè)\一共有22頁(yè)\編輯于星期六1324

目錄微反應(yīng)器的概述-------------------------------------------------------------04

微反應(yīng)器的分類-------------------------------------------------------------07微反應(yīng)器的特征-------------------------------------------------------------12微反應(yīng)器的應(yīng)用-------------------------------------------------------------1355微反應(yīng)器的缺陷-------------------------------------------------------------21現(xiàn)在是5頁(yè)\一共有22頁(yè)\編輯于星期六什么是微反應(yīng)器

微反應(yīng)技術(shù)是一種將微結(jié)構(gòu)內(nèi)在的優(yōu)勢(shì)，應(yīng)用到化學(xué)過程的技術(shù)和方法，體現(xiàn)這種技術(shù)的設(shè)備稱為微反應(yīng)器（microreactor）。

這些微反應(yīng)器都有一個(gè)根本特點(diǎn),那就是把化學(xué)反應(yīng)控制在盡量微小的空間內(nèi),化學(xué)反應(yīng)空間的尺寸數(shù)量級(jí)一般為微米甚至納米。

-圖為常見微反應(yīng)器的實(shí)物照-16現(xiàn)在是6頁(yè)\一共有22頁(yè)\編輯于星期六什么是微反應(yīng)器

-微反應(yīng)器層次系統(tǒng)-17現(xiàn)在是7頁(yè)\一共有22頁(yè)\編輯于星期六1？微反應(yīng)器微混合器微分離器微換熱器區(qū)別：8現(xiàn)在是8頁(yè)\一共有22頁(yè)\編輯于星期六氣液固三相微反應(yīng)器

氣液相微反應(yīng)器

氣固相微反應(yīng)器

2液液相微反應(yīng)器

9分類：現(xiàn)在是9頁(yè)\一共有22頁(yè)\編輯于星期六氣固相微反應(yīng)器

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

代表：麻省理工學(xué)院RaviSrinivasao等設(shè)計(jì)的T形薄壁微反應(yīng)器，用于氨的氧化反應(yīng)。氨氣和氧氣分別從T形反應(yīng)器兩側(cè)通道進(jìn)入。T形反應(yīng)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(dǎo)率和調(diào)整厚度，可以控制反應(yīng)熱的移除，從而適合放熱量不同的各種反應(yīng)。

-T型氣固相微反應(yīng)器示意圖-現(xiàn)在是10頁(yè)\一共有22頁(yè)\編輯于星期六液液相微反應(yīng)器在液相反應(yīng)中，反應(yīng)液體呈層流狀態(tài)流動(dòng)，擴(kuò)散是傳質(zhì)的主要途徑，因此影響液液相反應(yīng)的關(guān)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(jìn)入各自的輸送通道，然后在平行的縱向接觸面上混合、擴(kuò)散到發(fā)生化學(xué)反應(yīng)。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(kuò)散和反應(yīng)發(fā)生在多個(gè)橫向接觸面上。

液液相微反應(yīng)器在結(jié)構(gòu)上主要有如下兩種類型。

-液液相微反應(yīng)器示意圖-211

現(xiàn)在是11頁(yè)\一共有22頁(yè)\編輯于星期六氣液相微反應(yīng)器氣液相微反應(yīng)系統(tǒng)需要有效的方法將氣體擴(kuò)散到液體中去，增大接觸面積的同時(shí)在整個(gè)微通道中保持?jǐn)U散范圍。一類是氣液分別從兩根微通道匯流進(jìn)一根微通道,整個(gè)結(jié)構(gòu)呈T字形，即微泡罩塔反應(yīng)器。另一類是沉降膜式微反應(yīng)器,液相自上而下呈膜狀流動(dòng),氣液兩相在膜表面充分接觸。

-微泡罩塔反應(yīng)器示意圖--沉降膜式微反應(yīng)器-212

現(xiàn)在是12頁(yè)\一共有22頁(yè)\編輯于星期六氣液固三相微反應(yīng)器氣液固三相反應(yīng)在化學(xué)反應(yīng)中也比較常見,種類較多,在大多數(shù)情況下固體為催化劑,氣體和液體為反應(yīng)物或產(chǎn)物。氣液固三相微反應(yīng)系統(tǒng)中，既要保證在整個(gè)反應(yīng)中氣體在液體中的分散，同時(shí)還要求氣液固有較大的凈接觸面積，另外沿著反應(yīng)通道低的壓力將也是確保反應(yīng)順利進(jìn)行的關(guān)鍵因素。

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-三相微反應(yīng)器部分結(jié)構(gòu)-現(xiàn)在是13頁(yè)\一共有22頁(yè)\編輯于星期六

幾何特性決定了微反應(yīng)器內(nèi)流體的傳遞特性，進(jìn)而導(dǎo)致它具有溫控好、反應(yīng)器體積小、轉(zhuǎn)化率和收率高及安全性能好等一系列超越傳統(tǒng)反應(yīng)器的獨(dú)特的優(yōu)越性。

狹窄規(guī)整的微通道、非常小的反應(yīng)空間和非常大的比表面積。微反應(yīng)器及其他微通道設(shè)備的通道特征尺寸(當(dāng)量直徑)數(shù)量級(jí)是微米級(jí)。

由于微反應(yīng)器的反應(yīng)體積小，傳質(zhì)傳熱速率快，能及時(shí)移走強(qiáng)放熱化學(xué)反應(yīng)產(chǎn)生的大量熱量，從而避免宏觀反應(yīng)器中常見的“飛溫”現(xiàn)象;適用于易發(fā)生爆炸的化學(xué)反應(yīng)。3幾何特性傳遞特性安全特性14現(xiàn)在是14頁(yè)\一共有22頁(yè)\編輯于星期六4低溫反應(yīng)及金屬有機(jī)化學(xué)反應(yīng)

有機(jī)化學(xué)中有不少反應(yīng),要求在零下數(shù)十度甚至更低溫度進(jìn)行。其中很多是金屬有機(jī)化學(xué)反應(yīng)。這一點(diǎn)在實(shí)驗(yàn)室不難實(shí)現(xiàn),在生產(chǎn)上就比較難以實(shí)現(xiàn),即使采用內(nèi)加盤管的反應(yīng)罐往往也需要很長(zhǎng)時(shí)間才能完成加料,更不用說設(shè)備投資和能耗問題。對(duì)這一大類反應(yīng),微反應(yīng)器技術(shù)大有用武之地。如：一個(gè)金屬有機(jī)化合物的加成反應(yīng)，如下：15現(xiàn)在是15頁(yè)\一共有22頁(yè)\編輯于星期六4因此可以推斷出可以看出,常規(guī)需要在很低溫度下進(jìn)行的反應(yīng),用微反應(yīng)器在室溫或稍低于0℃即可進(jìn)行,且收率還有所提高。或者,在同等溫度條件下,反應(yīng)收率大幅度提高。低溫反應(yīng)及金屬有機(jī)化學(xué)反應(yīng)

比較下表中的數(shù)據(jù)可以看出,常規(guī)500mL反應(yīng)瓶中-40℃反應(yīng)0.5h,收率為88%;6m3

反應(yīng)鍋-20℃反應(yīng)5h,收率降到72%;使用微反應(yīng)器進(jìn)行小試,在-10℃,停留時(shí)間僅10s,收率達(dá)95%;而且這一條件放大到生產(chǎn)規(guī)模后收率仍然有92%。

因此可以推斷出可以看出,常規(guī)需要在很低溫度下進(jìn)行的反應(yīng),用微反應(yīng)器在室溫或稍低于0℃即可進(jìn)行,且收率還有所提高?；蛘?在同等溫度條件下,反應(yīng)收率大幅度提高。16現(xiàn)在是16頁(yè)\一共有22頁(yè)\編輯于星期六4低溫反應(yīng)及金屬有機(jī)化學(xué)反應(yīng)17現(xiàn)在是17頁(yè)\一共有22頁(yè)\編輯于星期六4因此可以推斷出可以看出,常規(guī)需要在很低溫度下進(jìn)行的反應(yīng),用微反應(yīng)器在室溫或稍低于0℃即可進(jìn)行,且收率還有所提高?；蛘?在同等溫度條件下,反應(yīng)收率大幅度提高。高溫反應(yīng)及易失控反應(yīng)

比如：精確控溫防止脫羧副反應(yīng)。此硝化反應(yīng)的問題在于反應(yīng)放熱劇烈,而反應(yīng)溫度又必須控制在100℃以下,否則產(chǎn)物會(huì)發(fā)生脫羧副反應(yīng)。18現(xiàn)在是18頁(yè)\一共有22頁(yè)\編輯于星期六4因此可以推斷出可以看出,常規(guī)需要在很低溫度下進(jìn)行的反應(yīng),用微反應(yīng)器在室溫或稍低于0℃即可進(jìn)行,且收率還有所提高?；蛘?在同等溫度條件下,反應(yīng)收率大幅度提高。利用微反應(yīng)器提高反應(yīng)選擇性

提高傅克反應(yīng)單取代產(chǎn)物收率的反應(yīng)：

此反應(yīng)在-78℃進(jìn)行，由于反應(yīng)物非常活潑,很容易發(fā)生多取代。使用微反應(yīng)器后,單取代物的收率大大提高,取得了遠(yuǎn)遠(yuǎn)高于常規(guī)反應(yīng)器的收率(92%)和選擇性(96%)。19現(xiàn)在是19頁(yè)\一共有22頁(yè)\編輯于星期六4因此可以推斷出可以看出,常規(guī)需要在很低溫度下進(jìn)行的反應(yīng),用微反應(yīng)器在室溫或稍低于0℃即可進(jìn)行,且收率還有所提高?；蛘?在同等溫度條件下,反應(yīng)收率大幅度提高。微反應(yīng)器在高分子方面的應(yīng)用

分子量控制功能端基聚合物嵌段聚合物20現(xiàn)在是20頁(yè)\一共有22頁(yè)\編輯于星期六ONETWO鏈?zhǔn)骄酆希?/p>

利用微反應(yīng)器進(jìn)行自由基聚合反應(yīng)主要目的就是強(qiáng)化反應(yīng)熱的移除。如一項(xiàng)針對(duì)丙烯酸丁酯的聚合進(jìn)行的研究。

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

Kessler等研究了甲基三甲氧基硅烷在微反應(yīng)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(xù)的毛細(xì)管里完成縮聚過程并且淬冷終止反應(yīng)，實(shí)驗(yàn)發(fā)現(xiàn)微反應(yīng)器不僅收率高，而且獲得的聚合物分子量標(biāo)準(zhǔn)偏差僅有3.4%，較攪拌反應(yīng)釜內(nèi)50%的標(biāo)準(zhǔn)偏差大幅減小。

2005年Kuboyama等報(bào)道了微反應(yīng)器內(nèi)對(duì)二氨基二苯醚（ODA）和間苯二甲酰氯（IPA）的縮聚反應(yīng)研究，使用T型微混合器混合兩種單體，在后續(xù)的毛細(xì)管內(nèi)完成聚合過程，實(shí)驗(yàn)結(jié)果表明，微反應(yīng)器內(nèi)反應(yīng)時(shí)間縮短，分子量分布也相對(duì)變窄。4分子量控制21現(xiàn)在是21頁(yè)\一共有22頁(yè)\編輯于星期六一項(xiàng)研究使用兩個(gè)串聯(lián)的分支微反應(yīng)器實(shí)現(xiàn)了聚苯乙烯和聚對(duì)-叔丁氧基苯乙烯嵌段共聚物的合成，實(shí)驗(yàn)結(jié)果表明聚對(duì)-叔丁氧基苯乙烯的嵌段比例可以在0～80%之間調(diào)節(jié)，整個(gè)共聚物分子量Mn=3600～25000、PDI=1.14～1.21。這種方法可以使用兩個(gè)串聯(lián)的微反應(yīng)器來實(shí)現(xiàn)，在第一個(gè)微反應(yīng)器內(nèi)完成聚合，在第二個(gè)微反應(yīng)器內(nèi)完成端基修飾。如一項(xiàng)對(duì)微反應(yīng)器內(nèi)對(duì)二氨基二苯醚（ODA）和間苯二甲酰氯（IPA）的縮聚反應(yīng)研究中，研究