大型化工生产模式下的微化学技术

目前，"大化工 "模式下的化工生产存在设备庞大、能耗高、污染重、资源浪费、效率低等诸多问题。如何有效解决这些问题，已成为化工行业必须面对的挑战。微化工系统作为一种新型化工技术，可以强化反应过程，降低过程能耗和物耗，提高生产效率和安全性，因此得到了广泛应用。

以计算机为代表的信息技术的升级和微机电系统（MEMS）的发展，使 "微型化 "的概念渗透到人类生活和工作的各个领域。化工生产经历了传统的 "单元操作 "和 "三通一平 "两大发展阶段，先进的研究范围正逐步向微观领域拓展。

实验 - 小规模试验 - 中型 - 化学生产

微化学技术包括微反应器、微混合器、微分离器、微热交换器等，其中流体为微流体。

微化学系统：在微米或亚毫米封闭空间内进行的化学过程，以微结构组件为核心，通过减小系统的分散尺度来加强混合和传递，提高过程的可控性和效率。微反应器的工程放大基本上是单元数量的增加（编号放大），即多单元并联，而不是反应器规模的放大（规模放大）。

微反应器之所以小，并不是因为其体积小，而是因为其流道窄、流速高、混合强度大、传质和传热能力强。

与传统化工设备相比，微型化工设备具有以下优点：传输速率高、易于直接放大、安全性高、易于控制等。可实现化工过程的连续化、高度集成化、分散化和柔性化生产。可大大提高反应过程中资源和能源的利用效率，实现化工过程的集约化、微型化和绿色化。

低风险

化学工业中的许多反应都是强放热过程，存在爆炸的危险，采用微反应技术可以提高过程的效率，改善过程的安全性。例如，在生产双氧水的过程中，氢化和氧化反应的安全性是决定工艺安全性的最重要方面。

高效快速

甲苯工艺中酰胺化反应的产率从 82% 提高到 95% 以上，苯工艺中贝克曼重排反应的发烟硫酸消耗量减少了 30%。

工业生产

50,000 吨/年纳米碳酸钙微反应器生产装置

特点：投资少、能耗低；产品粒度小、分布窄、重复性好；生产过程易于控制。

倒计时持续自动化改造技术和设备升级 [出席 + 参观

大连化物所开发的千瓦级质子交换膜燃料电池中使用的微型氢源系统具有启动快、一氧化碳含量低、比功率高等优点。大连化物所用于液液混合的万吨级微混合系统，利用微反应器的高效传热传质能力，大大缩短了二硝基氯苯的合成时间。

清华大学化学工程联合国家重点实验室借鉴膜乳化技术，成功开发了一种用于制备单分散纳米碳酸钙的工业装置，该装置采用了万吨级膜分散微结构反应器。

在微尺度化学体系中，粘滞力、弹性力、表面张力、静电力等此时都会对体系产生重大影响，许多宏观规律可能不再适用。因此，微观尺度下的表面和界面效应，微观过程的测量、分析和控制等基础研究就显得尤为重要。传统的 "三通一平 "理论需要修正、补充和创新，化工生产的现状也将随之改变！

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