微化工技術的研究

回光舞

摘 要：微化工技術，是隨著上世紀90年代興起的可持續發展理念和高新科技技術的發展而興起的一門新的學科，作為一門多學科交叉的科技前沿領域，微化工技術是將微機電系統設計和化學化工相關原理合二為一的產物，并引進集成電路和微傳感器制造等技術的一種技術和科學技術革新、涉及領域波及化學、機械、材料，電子、物理等多個學科。本文主要通過對微化工的發展概況、前景展望以及應用范圍的概述，展現出微化工技術的現狀。

關鍵詞：微化工技術；微型化；微反應器

隨著現代社會的高速發展和人們生活水平的不斷上升，導致人類對產品種類、數量、質量的要求也是日益增加，這也推動了現代化工業的飛速發展；同時為了適應環保、節能等時代要求，因此如何實現安全、高效、節能、可持續發展，成為當下急需解決的社會問題。新時代要求下，對化學工業來說，高使用率、安全環保、清潔無害、可持續性成為時代趨勢，盡可能的減少耗損，同時實現零污染。要達到這一目的，既可以通過化學反應本身來完成要求，又可以通過新的設備和技術來加以實現。因此，微化工技術應運而生。

一、微化工技術的前景展望

微化工技術的研究在世界范圍內還處于剛剛起步的階段，在很多領域的研究工作還是有待進一步發展。在高效傳質設備、精細高值化產品的生產、微反應器的研究、易燃易爆的反應過程、氟化硝化為主的強烈快速反映控制等領域的發展前景還是相當可觀的。其主要需要攻克的技術難關包括微反應系統的設計、制造、組裝、封存技術、相關參數測試、系統自動手動控制技術、傳遞特征規律等方面的問題，為微化工技術的發展和前景提供了理論依據和具體要求，同時也推動微化工工程理論的進步和發展。在一些涉足的企業中，由于其在微化工技術和生產使用方面的間隔期較短，可以加快微化工技術的產業化進程，在過程中放大和總結相關經驗，形成一套具有自主知識產權的專利技術。這一技術推動了微化工技術推廣和發展。

因此，在應對這些技術難關時，需要大力加強對微化工的基礎和應用基礎方面的研究：檢測和歸納微尺度化系統中的表面、臨界現象；微尺度系統的傳熱、混合規律；微空間下的化學反應；微化工設備的結構優化和規范化設計；以及微化學系統下關于微反應器的使用壽命、性能的系統化評價和標準等。這些既是對微化工系統的設計和開發提出了理論和實踐依據，同時也推進整個微化工領域跨時代發展。

隨著第三次科技革命的深入發展，化學工業面臨著史無前例的機遇和挑戰，微化工技術的出現和發展對傳統化工技術和設備制造業產生了重大突破和技術革新，同時也對化學化工領域產生深遠的影響。

二、微化工技術的研究和應用情況

微化工技術的核心問題，就是處理微反應器的研究和應用問題。微反應器，又名微通道反應器，是一種新型反應設備，其主要通過微加工技術和精密儀器加工技術制造出用于進行化學反映的三維結構元件（圖1），其中包括換熱、混合、分離、分析等高度集成的微反映系統（圖2），通常情況下，這種流通介于微米和毫米之間的流通，而化學反應發生在這些通道之中進行完成。

在微反應器的發展時期，它主要被用于工藝優化、反映動力學測定、催化劑篩選等小試研究之中。目前，微反應器技術已經成為一種高效的篩選技術。近年來，由于微反應技術的優異表現，其在工業生產過程中的作用也是日益加強。據不完全統計，目前有20到30家企業將微化工技術運用到實際生產之中。像美國的CPC公司使用微化工技術完成藥物合成；荷蘭的DSM公司使用微化工技術完成里特反映；西安惠安公司通過微化工技術提取硝化甘油等等。在歐洲的許多公司和研究機構，尤其是大型的化工機構和醫藥生產研究公司都致力于微化工技術的開發和應用，并通過新的生產工藝，使得生產效益大幅度提升。

三、結語

微化工技術作為一種全新的強化技術，它的研究之路也只是剛剛起步階段，在許多領域的研究和認識還是有待提高的。當前這一領域的研究主要集中在各大高校和相關研究所之中，但是隨著其優點的社會和經濟效益也開始逐步吸引著企業界的關注目光。隨著微反應器技術在歐洲的飛速發展，使得其在工業研發和商業化生產中的應用越來越多。微化工技術的發展既是對傳統化工技術和設備制造行業的顛覆，也對整個化學化工領域產生了史無前例的影響。由于我國既是資源大國，又是資源短缺的國家，發展微化工技術有利于提高資源的利用率，變廢為寶，推動環境友好型、資源節約型社會的發展，推動我國經濟的又好又快發展。

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