微化工技術(shù)的研究

回光舞

摘 要：微化工技術(shù)，是隨著上世紀(jì)90年代興起的可持續(xù)發(fā)展理念和高新科技技術(shù)的發(fā)展而興起的一門新的學(xué)科，作為一門多學(xué)科交叉的科技前沿領(lǐng)域，微化工技術(shù)是將微機(jī)電系統(tǒng)設(shè)計(jì)和化學(xué)化工相關(guān)原理合二為一的產(chǎn)物，并引進(jìn)集成電路和微傳感器制造等技術(shù)的一種技術(shù)和科學(xué)技術(shù)革新、涉及領(lǐng)域波及化學(xué)、機(jī)械、材料，電子、物理等多個(gè)學(xué)科。本文主要通過對(duì)微化工的發(fā)展概況、前景展望以及應(yīng)用范圍的概述，展現(xiàn)出微化工技術(shù)的現(xiàn)狀。

關(guān)鍵詞：微化工技術(shù)；微型化；微反應(yīng)器

隨著現(xiàn)代社會(huì)的高速發(fā)展和人們生活水平的不斷上升，導(dǎo)致人類對(duì)產(chǎn)品種類、數(shù)量、質(zhì)量的要求也是日益增加，這也推動(dòng)了現(xiàn)代化工業(yè)的飛速發(fā)展；同時(shí)為了適應(yīng)環(huán)保、節(jié)能等時(shí)代要求，因此如何實(shí)現(xiàn)安全、高效、節(jié)能、可持續(xù)發(fā)展，成為當(dāng)下急需解決的社會(huì)問題。新時(shí)代要求下，對(duì)化學(xué)工業(yè)來說，高使用率、安全環(huán)保、清潔無害、可持續(xù)性成為時(shí)代趨勢(shì)，盡可能的減少耗損，同時(shí)實(shí)現(xiàn)零污染。要達(dá)到這一目的，既可以通過化學(xué)反應(yīng)本身來完成要求，又可以通過新的設(shè)備和技術(shù)來加以實(shí)現(xiàn)。因此，微化工技術(shù)應(yīng)運(yùn)而生。

一、微化工技術(shù)的前景展望

微化工技術(shù)的研究在世界范圍內(nèi)還處于剛剛起步的階段，在很多領(lǐng)域的研究工作還是有待進(jìn)一步發(fā)展。在高效傳質(zhì)設(shè)備、精細(xì)高值化產(chǎn)品的生產(chǎn)、微反應(yīng)器的研究、易燃易爆的反應(yīng)過程、氟化硝化為主的強(qiáng)烈快速反映控制等領(lǐng)域的發(fā)展前景還是相當(dāng)可觀的。其主要需要攻克的技術(shù)難關(guān)包括微反應(yīng)系統(tǒng)的設(shè)計(jì)、制造、組裝、封存技術(shù)、相關(guān)參數(shù)測(cè)試、系統(tǒng)自動(dòng)手動(dòng)控制技術(shù)、傳遞特征規(guī)律等方面的問題，為微化工技術(shù)的發(fā)展和前景提供了理論依據(jù)和具體要求，同時(shí)也推動(dòng)微化工工程理論的進(jìn)步和發(fā)展。在一些涉足的企業(yè)中，由于其在微化工技術(shù)和生產(chǎn)使用方面的間隔期較短，可以加快微化工技術(shù)的產(chǎn)業(yè)化進(jìn)程，在過程中放大和總結(jié)相關(guān)經(jīng)驗(yàn)，形成一套具有自主知識(shí)產(chǎn)權(quán)的專利技術(shù)。這一技術(shù)推動(dòng)了微化工技術(shù)推廣和發(fā)展。

因此，在應(yīng)對(duì)這些技術(shù)難關(guān)時(shí)，需要大力加強(qiáng)對(duì)微化工的基礎(chǔ)和應(yīng)用基礎(chǔ)方面的研究：檢測(cè)和歸納微尺度化系統(tǒng)中的表面、臨界現(xiàn)象；微尺度系統(tǒng)的傳熱、混合規(guī)律；微空間下的化學(xué)反應(yīng)；微化工設(shè)備的結(jié)構(gòu)優(yōu)化和規(guī)范化設(shè)計(jì)；以及微化學(xué)系統(tǒng)下關(guān)于微反應(yīng)器的使用壽命、性能的系統(tǒng)化評(píng)價(jià)和標(biāo)準(zhǔn)等。這些既是對(duì)微化工系統(tǒng)的設(shè)計(jì)和開發(fā)提出了理論和實(shí)踐依據(jù)，同時(shí)也推進(jìn)整個(gè)微化工領(lǐng)域跨時(shí)代發(fā)展。

隨著第三次科技革命的深入發(fā)展，化學(xué)工業(yè)面臨著史無前例的機(jī)遇和挑戰(zhàn)，微化工技術(shù)的出現(xiàn)和發(fā)展對(duì)傳統(tǒng)化工技術(shù)和設(shè)備制造業(yè)產(chǎn)生了重大突破和技術(shù)革新，同時(shí)也對(duì)化學(xué)化工領(lǐng)域產(chǎn)生深遠(yuǎn)的影響。

二、微化工技術(shù)的研究和應(yīng)用情況

微化工技術(shù)的核心問題，就是處理微反應(yīng)器的研究和應(yīng)用問題。微反應(yīng)器，又名微通道反應(yīng)器，是一種新型反應(yīng)設(shè)備，其主要通過微加工技術(shù)和精密儀器加工技術(shù)制造出用于進(jìn)行化學(xué)反映的三維結(jié)構(gòu)元件（圖1），其中包括換熱、混合、分離、分析等高度集成的微反映系統(tǒng)（圖2），通常情況下，這種流通介于微米和毫米之間的流通，而化學(xué)反應(yīng)發(fā)生在這些通道之中進(jìn)行完成。

在微反應(yīng)器的發(fā)展時(shí)期，它主要被用于工藝優(yōu)化、反映動(dòng)力學(xué)測(cè)定、催化劑篩選等小試研究之中。目前，微反應(yīng)器技術(shù)已經(jīng)成為一種高效的篩選技術(shù)。近年來，由于微反應(yīng)技術(shù)的優(yōu)異表現(xiàn)，其在工業(yè)生產(chǎn)過程中的作用也是日益加強(qiáng)。據(jù)不完全統(tǒng)計(jì)，目前有20到30家企業(yè)將微化工技術(shù)運(yùn)用到實(shí)際生產(chǎn)之中。像美國(guó)的CPC公司使用微化工技術(shù)完成藥物合成；荷蘭的DSM公司使用微化工技術(shù)完成里特反映；西安惠安公司通過微化工技術(shù)提取硝化甘油等等。在歐洲的許多公司和研究機(jī)構(gòu)，尤其是大型的化工機(jī)構(gòu)和醫(yī)藥生產(chǎn)研究公司都致力于微化工技術(shù)的開發(fā)和應(yīng)用，并通過新的生產(chǎn)工藝，使得生產(chǎn)效益大幅度提升。

三、結(jié)語(yǔ)

微化工技術(shù)作為一種全新的強(qiáng)化技術(shù)，它的研究之路也只是剛剛起步階段，在許多領(lǐng)域的研究和認(rèn)識(shí)還是有待提高的。當(dāng)前這一領(lǐng)域的研究主要集中在各大高校和相關(guān)研究所之中，但是隨著其優(yōu)點(diǎn)的社會(huì)和經(jīng)濟(jì)效益也開始逐步吸引著企業(yè)界的關(guān)注目光。隨著微反應(yīng)器技術(shù)在歐洲的飛速發(fā)展，使得其在工業(yè)研發(fā)和商業(yè)化生產(chǎn)中的應(yīng)用越來越多。微化工技術(shù)的發(fā)展既是對(duì)傳統(tǒng)化工技術(shù)和設(shè)備制造行業(yè)的顛覆，也對(duì)整個(gè)化學(xué)化工領(lǐng)域產(chǎn)生了史無前例的影響。由于我國(guó)既是資源大國(guó)，又是資源短缺的國(guó)家，發(fā)展微化工技術(shù)有利于提高資源的利用率，變廢為寶，推動(dòng)環(huán)境友好型、資源節(jié)約型社會(huì)的發(fā)展，推動(dòng)我國(guó)經(jīng)濟(jì)的又好又快發(fā)展。

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