微反应器是一种建立在连续流基础上、利用微时空尺度下的 “三传一反”特征与规律所设计的、内部有大量的以精密加工技术制作的微型反应通道的反应器。相比于传统的反应釜，微反应器进行产业化生产表现出高效、安全、环保的特性，为实现化工产业的转型升级、高质量发展提供了一条可行性路径。

化工产业化生产面临的难题
    
　　  化工领域的每个化学品都经历着实验室研发、产业化、不断优化的过程。实验室的研发是有意识地对化学品的结构和组成进行改造和筛选，一般一个高性能化学品的发现需要上万次的实验筛选，是一个漫长而繁琐的过程。产业化是对选定的化合物进行量产以满足社会需要的过程，一般会经历实验室级别的实验验证、中试放大、大生产试运行等过程。优化则是一个与时俱进的过程，是为了更经济、安全、环保地获得产品。
  　　现阶段化工产业化生产面临的难题主要有以下几个方面：
  　　一是无法将实验室级别的合成工艺产业化。由于化学品的产业化生产并不是简单的反应设备体积的变大，还涉及到反应过程中的三传一反等问题。不少反应在中试和大生产试运行过程中因为出现各类难以克服的问题而被迫放弃。
  　　二是易燃、易爆、高毒化学品的生产安全隐患大，此类化学品一旦出现操作不当的情况，过多的持液量会扩大事故范围，造成严重的环境污染。以苯环的硝化为例，该反应是一个放热反应，在热量未能转移的情况下，反应温度容易上升，过高的反应温度会导致多硝基化反应的发生，易产生如TNT一类的易爆物质。在生产过程中，当多硝基化产物的量累计到一定的程度时，轻微的碰撞便会引发安全事故，持液量越大，安全事故越严重。
  　　三是在化学品生产过程中存在大量对温度敏感的活性中间体，为使其稳定存在，在产业化生产过程中会以牺牲反应速率为代价，采用超低温条件进行反应。以锂化反应为例，锂化物是一种热敏中间体，在有丁基锂及其类似物参与的化学反应中，釜内的反应温度一般在-40℃以下。为此，反应釜体积与其他反应类型的反应釜相比明显偏小，这是因为过大的反应釜体积会造成反应过程的传热、传质差，产生局部过热的情况，引起中间体变质，造成产物收率明显低于实验室试验的情况，无法大规模产业化生产。此外，低温环境在工业上需要消耗大量的能量，温度越低，耗损的能量越多。
    四是产业化生产的化学品往往伴随着多种副反应，需要一定的后处理过程。副产物越多，后处理过程越复杂，产生的“三废”也就越多，对环保的压力就越大。

微反应器研究现状
   
　　  20世纪80年代初，Tuckrman和Pease成功解决了集成电路大规模化所面临的热障问题，首次提出“微通道散热器”的概念，使微反应器的概念得到普及；20世纪90年代，随着微芯片反应器及芯片实验室的的问世，微反应器技术得到了快速的发展。第一届以“微反应技术”（MicroreactionTechnology）为主题的国际会议于1993年举办，此后每年举办一届。2003年4月召开的第一届“微通道和微小型通道”国际会议（International Conference on Microchannels and Minichannels）对微反应器尺寸进行了定义，将微反应通道限定在10~310μm范围内。
  　　目前国外研究微反应器的主要单位有美国的杜邦公司、麻省理工学院（MIT）、太平洋西北国家研究所（PNNL），德国的美茵兹微技术研究所（IMM）、巴斯夫和拜耳公司，法国的Rhne-Poulenc/Rhodia，荷兰壳牌公司，日本的产业技术综合研究中心和“九州微反应器技术研究会”等。
  　　国内对微反应器技术的研究始于20世纪90年代，中国科学院和清华大学先后进行了研发。近年来，随着化工领域的安全与环保问题的日益严峻，微反应器技术在国内得到了快速传播和发展，微反应器产业化的案例在不断涌现，国内设备制造厂商纷纷开辟微反应器制造业务。但与国外的微反应器设备相比，国内在设备的精度和灵活性方面有一定的差距。
　　
微反应器优势显著
    
　　  相比于常规的反应器，微反应器具有以下优势：
　　  1.比表面积大，传热、传质性能高
    微反应器的反应通道尺寸在10~310μm，其比表面积至少在2000m²/m³以上，在化学反应过程中表现出了高效的传热、传质性能，可在快速反应的同时及时转移反应过程中产生的热量，从而在连续反应过程中表现出反应时间短、产物收率高、副产物少、减少后处理的优势。
  　　2.操作性好，安全性高
    微反应器在易燃、易爆、高毒的化学品的应用中表现出了天然的优势。微反应器可根据反应工艺需求进行模块化的组装，可在短时间内对反应条件进行调整。微反应器持液体积小，缩小了安全隐患。以绍兴市东湖高科万吨级的微反应器为例，作为年产万吨的微反应器设备，其生产过程中的持液量仅为45L，年产量是釜式反应器(2m3)的28倍。另外，微反应器能有效转移反应过程中产生的热量，使反应趋于稳定。
  　　3.提升反应温度，降低生产成本
    微反应器可大幅度提高反应温度，如在微反应器中发生的锂化反应，可将反应温度由原先的-78℃提升到-10℃，无论在转化率和收率方面都优于釜式反应，减少了在大生产过程中为维持低温所需要损耗的大量能量，节约了生产成本。
　　  4.减少停留时间
    微反应器技术是一个连续流的反应，反应底物在微反应器内的停留时间与釜式反应相比，呈数量级的下降。在高效的传热、传质前提下，一般反应的停留时间在180s以内，大大减少了副反应的发生，简化了产物的后处理流程，相应减少了“三废”的产生，在一定程度上减轻了环保压力。
  　　5.在纳米颗粒和乳液的制备方面表现出了优越性
    由于微反应器能实现瞬间混合，对于形成沉淀的反应，颗粒形成、晶体生长的时间基本一致，颗粒的粒径分布更集中。相比于以往的生产方式，表现出了更好的稳定性。

微反应器应用过程中的障碍
   
　　  微反应器在对化工行业的转型升级过程中所暴露出的问题有：
  　　一是微反应器对固体颗粒的粒径有一定要求，其进料的形式应为液体或气体，不允许反应物料在反应器内结晶，否则微反应器必定堵塞。堵塞后的微反应器难以清洗，短时间内难以再次使用。
  　　二是目前微反应器在产业化放大过程中仍有许多问题需要解决，如通道尺寸的等效放大问题。目前微反应器年产量停留在百吨范畴，无法再进一步放大，产量的提升只能依靠成套设备量的增加。这大大增加了生产成本，且只能在一定程度上满足精细化工的生产要求。
　　  精细化工作为化工领域高附加值的产业，约有20%以上的化学反应可以通过微反应器在收率、安全、选择性等方面得到提高，具有广阔的市场空间。现阶段微反应器的百吨、千吨级别产业化案列在不断涌现，甚至已出现万吨级别的产业化案例。微反应器的发展和完善将为化工领域的过程强化提供强有力的技术平台，为实现化工产业的转型升级提供一条可行性路径。