一、微反裝置的核心結(jié)構(gòu)組成

1. 反應(yīng)核心單元

• 微型反應(yīng)器：裝置的核心，承擔(dān)化學(xué)反應(yīng)的場(chǎng)所，體積通常為幾微升到幾十毫升。

• 材質(zhì)：根據(jù)反應(yīng)特性選擇，如不銹鋼（耐高壓）、玻璃（耐腐蝕、可視化）、石英（耐高溫、光學(xué)透明）、聚四氟乙烯（耐強(qiáng)腐蝕）等。

• 結(jié)構(gòu)：常見有微通道反應(yīng)器（連續(xù)流、高效傳質(zhì)）、微型釜式反應(yīng)器（間歇式、適用于高壓反應(yīng)）、固定床反應(yīng)器（用于催化反應(yīng)，催化劑固定在床層中）、流化床反應(yīng)器（適用于催化劑需流動(dòng)的場(chǎng)景）等。

• 催化劑裝填 / 固定系統(tǒng)（針對(duì)催化反應(yīng)）：如固定床反應(yīng)器的催化劑床層支架、分布器（確保反應(yīng)物均勻接觸催化劑）。

2. 進(jìn)料系統(tǒng)

• 泵類：液體原料常用微量注射泵（精度可達(dá) μL/min）、高壓恒流泵（適用于高壓場(chǎng)景）；氣體原料常用質(zhì)量流量控制器（MFC，控制氣體流量精度）。

• 進(jìn)料預(yù)處理單元：如液體原料的過濾（去除雜質(zhì)）、氣體原料的脫水 / 脫氧（避免干擾反應(yīng)）、原料預(yù)熱 / 氣化裝置（如需氣相反應(yīng)）。

3. 溫控與控壓系統(tǒng)

• 溫控系統(tǒng)：根據(jù)反應(yīng)溫度需求，可采用水浴 / 油?。ㄖ械蜏?，如 - 20~200℃）、電加熱套（常溫～300℃）、管式爐（高溫，可達(dá) 1000℃以上，適用于催化反應(yīng)）、半導(dǎo)體溫控（高精度控溫，±0.1℃）等；部分裝置集成冷卻系統(tǒng)（如循環(huán)冷水機(jī)）用于放熱反應(yīng)的溫度調(diào)控。

• 壓力控制系統(tǒng)：通過背壓閥、減壓閥、壓力傳感器實(shí)現(xiàn)壓力穩(wěn)定（范圍通常為常壓至數(shù)十兆帕），確保反應(yīng)在設(shè)定壓力下進(jìn)行，避免超壓或壓力波動(dòng)影響反應(yīng)。

4. 檢測(cè)與分析系統(tǒng)

• 在線檢測(cè)：集成小型化檢測(cè)器，如在線紅外（IR）、在線紫外 - 可見光譜（UV-Vis）、氣相色譜（GC）、液相色譜（LC）等，可實(shí)時(shí)分析反應(yīng)中間產(chǎn)物或產(chǎn)物組成。

• 離線取樣：通過取樣閥定時(shí)采集反應(yīng)液 / 氣體，送實(shí)驗(yàn)室進(jìn)行離線分析（如色譜、質(zhì)譜）。

5. 輔助系統(tǒng)

• 氣體 / 液體混合單元：如靜態(tài)混合器，確保多相原料（氣 - 液、液 - 液）在進(jìn)入反應(yīng)器前均勻混合。

• 尾氣處理單元：對(duì)反應(yīng)產(chǎn)生的有毒 / 有害氣體（如 H?S、Cl?等）進(jìn)行吸附（活性炭）、中和（酸堿吸收）或燃燒處理，避免污染。

• 自動(dòng)化控制系統(tǒng)：通過 PLC 或計(jì)算機(jī)軟件實(shí)現(xiàn)溫度、壓力、流量等參數(shù)的精準(zhǔn)調(diào)控（如設(shè)定升溫速率、恒壓精度），并記錄反應(yīng)數(shù)據(jù)（如溫度 - 時(shí)間曲線、壓力變化曲線）。

二、微反裝置的核心特點(diǎn)

1. 反應(yīng)效率高：體積小，比表面積大（傳質(zhì)傳熱效率是傳統(tǒng)反應(yīng)器的 10-100 倍），可快速達(dá)到反應(yīng)平衡，縮短實(shí)驗(yàn)周期。

2. 試劑用量少：原料和催化劑消耗僅為傳統(tǒng)小試的 1/10-1/1000，尤其適合昂貴試劑（如醫(yī)藥中間體、稀有催化劑）的研究，降低成本。

3. 安全性高：反應(yīng)體系小，即使發(fā)生泄漏或失控，風(fēng)險(xiǎn)遠(yuǎn)低于大型反應(yīng)裝置，適合易燃、易爆、有毒體系的研究。

4. 條件易控：溫度、壓力、流量等參數(shù)可通過自動(dòng)化系統(tǒng)精準(zhǔn)調(diào)控（精度可達(dá) ±0.1℃、±0.01MPa），實(shí)驗(yàn)重復(fù)性好。

5. 集成化與靈活性：可靈活搭配不同模塊（如更換反應(yīng)器、增加檢測(cè)單元），適應(yīng)多種反應(yīng)類型（均相、多相、催化、高溫高壓等）。