芯片反应器

芯片反应器

反应器是一种实现反应过程的设备，用于实现液相单相反应过程和液液、气液、液固、气液固等多相反应过程。反应器内常设有搅拌（机械搅拌、气流搅拌等）装置。在高径比较大时，可用多层搅拌桨叶。在反应过程中物料需加热或冷却时，可在反应器壁处设置夹套，或在器内设置换热面，也可通过外循环进行换热。

芯片反应器（Lab On a Chip）技术，也被称为微流技术，兴起于20世纪末，是一门集微机电系统设计思想和化学化工基本原理于一体，涉及化学、物理、机械、电子、化学工程与自动控制等工程技术和学科的新兴反应工程技术。是现代化工技术的一个极其重要的发展方向。

芯片反应器（Lab On a Chip）技术通过特殊设计的微结构单元对流经的反应流体进行切割，实现反应流体间以微米级纳米级的时空尺寸进行混合和换热。同传统技术相比芯片反应器技术集合了反应器、混合器、换热器等单元组件为一体,但是与传统仪器设备相比,芯片反应器的流体通道尺寸非常小（通常为50～1000μm），比表面积非常大（可达10000～50000 m2 / m³），因此在这些微结构装置中可实现反应物料的瞬间混合和对反应温度的准确控制。

技术特点
同传统技术相比，芯片反应器具有如下突出优点：
1） 更好的传质传热
芯片反应器内，扩散距离短，比表面积大，浓度梯度及温度梯度增加导致传质、传热推动力的增大，从而扩大了单位体积或单位面积的扩散通量；传质传热效率较常规设备提高2-3个数量级。
2） 更高的时空收率

芯片反应器内过程强化，反应物在微反应器中能在几十毫秒级范围内*混合,从而大大加速了传质控制反应的速率。可以有效地消除或减少因温度或者反混合产生副产物，提高产品的转化率及选择性；产品的稳定性与一致性也大大优于常规过程。
3） 更加安全环保
芯片反应过程密闭连续，瞬间持有量小，可实现对反应过程的准确控制；后续可以实现连续自动化控制，当生产过程出现异常时，可及时停机；对于易燃易爆的高危反应，可将危害降到最小，对人和环境最大限度友好。
4） 更加经济节能
芯片反应装置高度集成，反应模块之间可根据不同需求灵活调整，占地面积小，生产能耗低，三废少，有效的节省了能源及资源，大大降低了投资成本。
5） 无放大效应，转化周期短
基于单元反应数量叠加的放大设计，可以从小试规模直接实现工业生产，避免了传统工艺的放大效应，大大缩短了新工艺研发时间和新产品开发周期。
在目前世界范围资源日趋减少，环境问题越来越严重的情况下，芯片反应器技术为一些危险、苛刻、环境影响严重的化工产品提供了一条*进安全的绿色工程路线，为未来一些行业的发展提供了一条有潜在意义的发展方向。