微化工技術(shù)的研究與應(yīng)用進展

辛 靖，朱元寶，胡 淼，張海洪，宋 宇

（中海油煉油化工科學(xué)研究院（北京）有限公司，北京102209）

微化工技術(shù)是20 世紀90 年代初興起的多學(xué)科交叉的科技前沿領(lǐng)域，集微機電系統(tǒng)設(shè)計思想和化學(xué)化工基本原理于一體，并移植集成電路和微傳感器制造技術(shù)的一種高新技術(shù)，涉及化學(xué)、材料、物理、化工、機械、電子、控制等各種工程技術(shù)和學(xué)科[1-7]。近十幾年來，國內(nèi)外開展了微混合與多相微流動、微換熱與傳質(zhì)、微尺度反應(yīng)等微化工技術(shù)的研究和應(yīng)用，微化工技術(shù)開啟了化工高效精細化新時代[8-9]。

微化工技術(shù)的核心是微通道反應(yīng)器[10-13]，以微結(jié)構(gòu)單元為核心，在微米或亞微米受限空間內(nèi)進行化學(xué)反應(yīng)。通過減小體系的分散尺度，強化混合與傳遞，提高過程可控性和效率，以“數(shù)量放大”為基本準則，進行微設(shè)備的放大，將實驗室成果直接運用于工業(yè)過程，實現(xiàn)大規(guī)模生產(chǎn)。開展微化工技術(shù)的研究是為了增強化工過程安全性、促進過程強化和化工系統(tǒng)小型化，提高能源、資源利用效率，達到節(jié)能降耗的目的，具有較為廣闊的應(yīng)用前景。

本文從微化工技術(shù)原理、技術(shù)特點及其優(yōu)越性、工業(yè)應(yīng)用等方面進行了介紹，旨在加深人們對微化工技術(shù)的理解，進而推動微化工技術(shù)的開發(fā)與應(yīng)用。

1 微化工技術(shù)的原理

微化工技術(shù)是指在微時空尺度下完成“三傳一反”化工過程，通過強化系統(tǒng)內(nèi)流動、混合、傳遞過程的速率和可控性，縮短反應(yīng)和分離時間，縮小物料在流程中滯留量，減少副產(chǎn)物的生成[14]，以微反應(yīng)器、微混合器、微分離器、微換熱器等設(shè)備為典型代表[15]，力求實現(xiàn)過程安全、高效、可控的現(xiàn)代化工技術(shù)。……