微反應(yīng)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(yīng)器的溫度范圍（通常為-50oC – 200oC）和壓力范圍（可達(dá)50公斤以上）也足夠?qū)?，可以滿足多種化學(xué)反應(yīng)對工藝條件的需求。

      微反應(yīng)器是一種“工藝強(qiáng)化”利器，可以讓反應(yīng)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(qiáng)化，化學(xué)反應(yīng)通?？梢栽诜昼娂墶⑸踔撩爰墝崿F(xiàn)完全轉(zhuǎn)化，同時能夠較好地控制副反應(yīng)與雜質(zhì)的生成，從而達(dá)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(yīng)器并不是萬能的技術(shù)，對微反應(yīng)器適用性的準(zhǔn)備判斷是應(yīng)用微反應(yīng)器進(jìn)行技術(shù)開發(fā)的重要一步?？梢詮乃膫€方面判斷其在具體化學(xué)反應(yīng)上的適用性：

－反應(yīng)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(yīng)、氣液相反應(yīng)、甚至氣液固三相催化類反應(yīng)（如催化加氫），均可以在微反應(yīng)器內(nèi)實現(xiàn)穩(wěn)定流動。然而，若反應(yīng)原料、中間態(tài)、或者反應(yīng)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(yīng)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(xì)考察。

－反應(yīng)體系是否受傳質(zhì)控制：

k，傳質(zhì)速率??K1’，本征反應(yīng)速率

      從反應(yīng)物到產(chǎn)物的反應(yīng)轉(zhuǎn)化速率受到傳質(zhì)速率和本征反應(yīng)速率的影響。相對較慢的一個速率通常決定了整個反應(yīng)轉(zhuǎn)化速率。對于液液非均相反應(yīng)、氣液非均相反應(yīng)、氣液固催化反應(yīng)等，反應(yīng)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(yīng)轉(zhuǎn)化速率加快。然而，對于工業(yè)化反應(yīng)設(shè)備，無法大幅度提升攪拌速度。因此，通過微反應(yīng)器的應(yīng)用可以強(qiáng)化傳質(zhì)速率，從而提升整體反應(yīng)速率。

－反應(yīng)體系是否存在換熱限制：

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

－反應(yīng)本征動力學(xué)速度：

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

      目前，微反應(yīng)器技術(shù)已經(jīng)廣泛涉獵于精細(xì)化工研發(fā)與生產(chǎn)的各個領(lǐng)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(yīng)

有機(jī)過氧化物是聚合領(lǐng)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(yīng)連續(xù)化技術(shù)可以實現(xiàn)反應(yīng)、分離、和純化的全連續(xù)，在極小持液體積的反應(yīng)設(shè)備中安全生產(chǎn)出大量產(chǎn)品。

金屬有機(jī)反應(yīng)

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

??金屬有機(jī)反應(yīng)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(yīng)本身要求控制的溫度，而是受到反應(yīng)設(shè)備的傳熱局限性，為了減少反應(yīng)熱點而采用了更低的反應(yīng)溫度。在微反應(yīng)器上，此類反應(yīng)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(yīng)

氯氣與反應(yīng)原料中活潑氫的自由基取代反應(yīng)，是碳?xì)滏I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(yīng)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(yīng)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(jìn)入反應(yīng)器，原料當(dāng)量可以準(zhǔn)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(yīng)的選擇性。

??氯化反應(yīng)需要對氯氣的流量進(jìn)行準(zhǔn)確控制，因此氯氣進(jìn)料系統(tǒng)的設(shè)計與性能是成功的關(guān)鍵因素之一。

氯氣進(jìn)料系統(tǒng)裝置照片

重氮化反應(yīng)

重氮化反應(yīng)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(yīng)。微反應(yīng)器對重氮化反應(yīng)可以實現(xiàn)極其準(zhǔn)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(yīng)

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(yīng)劇烈、放熱量大、容易引發(fā)生產(chǎn)安全事故。微反應(yīng)器技術(shù)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(yīng)中得到了切實應(yīng)用，取得了良好效果。

噻呋酰胺中間體合成

氯化反應(yīng)PID設(shè)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(shè)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(xué)合成和化工領(lǐng)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(tuán)隊成員均具有較高學(xué)歷，且大都具有制藥與精細(xì)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(tuán)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。惠和化德主要服務(wù)于：（1）精細(xì)化工企業(yè)：開發(fā)連續(xù)反應(yīng)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(xué)開發(fā)、與連續(xù)合成定制服務(wù)。公司已經(jīng)服務(wù)于上百個客戶的三百多個反應(yīng)，研發(fā)成功率高達(dá)75%。