微反應器的制造可以由金屬和非金屬等多種材質經過精密微通道加工與密封實現。通常使用的材質包括有：玻璃、碳化硅、不銹鋼、特種合金等等，反應器的溫度范圍（通常為-50oC – 200oC）和壓力范圍（可達50公斤以上）也足夠寬，可以滿足多種化學反應對工藝條件的需求。

      微反應器是一種“工藝強化”利器，可以讓反應在受控的時間和空間內以更高的溫度、更高的濃度、和更快的混合來快速完成。通過工藝強化，化學反應通常可以在分鐘級、甚至秒級實現完全轉化，同時能夠較好地控制副反應與雜質的生成，從而達到提高收率、提升安全性、提高合成效率的綜合效果。

      然而，微反應器并不是萬能的技術，對微反應器適用性的準備判斷是應用微反應器進行技術開發的重要一步。可以從四個方面判斷其在具體化學反應上的適用性：

－反應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、氣液相反應、甚至氣液固三相催化類反應（如催化加氫），均可以在微反應器內實現穩定流動。然而，若反應原料、中間態、或者反應產物存在固體，則需要考慮固體含量、形態等，以不堵塞反應通道為前提。另外，對于某些高粘度體系，同樣存在流動性障礙，其實用性需要仔細考察。

－反應體系是否受傳質控制：

k，傳質速率??K1’，本征反應速率

      從反應物到產物的反應轉化速率受到傳質速率和本征反應速率的影響。相對較慢的一個速率通常決定了整個反應轉化速率。對于液液非均相反應、氣液非均相反應、氣液固催化反應等，反應轉化速率往往受到傳質速率的影響比較顯著。其中一個表現就是，如果攪拌速度加快，則反應轉化速率加快。然而，對于工業化反應設備，無法大幅度提升攪拌速度。因此，通過微反應器的應用可以強化傳質速率，從而提升整體反應速率。

－反應體系是否存在換熱限制：

??反應器的有效換熱面積和整體換熱系數是反應“撤熱”的重要指標。換熱效率不夠，輕則反應雜質增加，重則發生反應失控。對于常規存在換熱局限的反應設備，如攪拌式反應釜，通常采用長時間緩慢滴加、大量溶劑稀釋反應、大幅度降低反應溫度等操作以減緩反應速度，適應反應器的換熱能力。此類反應往往可以利用微反應器的高換熱能力的特點得到本質改善。

－反應本征動力學速度：

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

      目前，微反應器技術已經廣泛涉獵于精細化工研發與生產的各個領域，如：農藥中間體、醫藥中間體、染料中間體、納米材料、環保處理、萃取、乳化等等，并成功使用于多個工業化項目。

過氧化反應

有機過氧化物是聚合領域常用的引發劑，其合成和使用環節存在較多安全隱患，尤其是某些活性較高的低溫型引發劑。采用微反應連續化技術可以實現反應、分離、和純化的全連續，在極小持液體積的反應設備中安全生產出大量產品。

金屬有機反應

藥物合成中經常使用到丁基鋰、LDA等有機金屬試劑。該類反應試劑使用危險性高，容易著火。試劑本身易水解，對反應體系和操作技能要求比較高，易出現反應重復困難的情況。

??金屬有機反應通常需要采用液氮等方式控制極低溫度（如：-78oC）。然而，這并非反應本身要求控制的溫度，而是受到反應設備的傳熱局限性，為了減少反應熱點而采用了更低的反應溫度。在微反應器上，此類反應通常在-35oC附近即可實現很好的效果，選擇性往往有較大幅度提升。

氯化反應

氯氣與反應原料中活潑氫的自由基取代反應，是碳氫鍵功能化的重要手段。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，是獲得多種雜環的有效途徑。

??傳統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。降膜反應器雖然可以減少返混，但是依然需要循環回收大過量的氯氣。

??微反應器為氯化提供了另外一種連續化的選擇。氯氣和原料以順流的方式進入反應器，原料當量可以準確控制。在一定的溫度下實現理想的平推流操作，從而提升反應的選擇性。

??氯化反應需要對氯氣的流量進行準確控制，因此氯氣進料系統的設計與性能是成功的關鍵因素之一。

氯氣進料系統裝置照片

重氮化反應

重氮化反應是重要的氨基轉化的重要中間體，往往是快速、放熱劇烈的高危反應。微反應器對重氮化反應可以實現極其準確的流量控制、溫度控制，使得重氮鹽含量提升，偶聯雜質和焦油含量明顯減少。

催化加氫

硝化反應

18類高危工藝

2013年，國家安監總局公布了18類重點監管的高危工藝。這些高危工藝的一般特點是反應劇烈、放熱量大、容易引發生產安全事故。微反應器技術的高換熱能力、和低持液量等特點，是提升此類高危工藝的本質安全手段，已經在硝化、氯化、氧化、催化加氫等諸多反應中得到了切實應用，取得了良好效果。

噻呋酰胺中間體合成

氯化反應PID設計圖

年產500噸氯化產品車間圖

對氯苯肼合成

萬噸通量工業化裝備設計圖

萬噸通量工業化裝備圖

資料來源：惠和化德

??惠和化德由化學合成和化工領域專家創辦，有豐富的連續流工藝開發和工業化經驗。團隊成員均具有較高學歷，且大都具有制藥與精細化工多年行業研發與生產經驗。年輕而富有朝氣的團隊，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）自由貿易試驗區內，是一家專注于連續化工藝開發與工業化的創新型高科技公司。惠和化德主要服務于：（1）精細化工企業：開發連續反應工藝包，建造成套功能化裝備，實現更安全，更環保，更高效的工業化生產。（2）醫藥研發企業：提供流動化學開發、與連續合成定制服務。公司已經服務于上百個客戶的三百多個反應，研發成功率高達75%。