讓反應(yīng)時(shí)間從幾小時(shí)~幾十小時(shí)縮短到幾十秒，甚至幾秒，讓體積龐大的傳統(tǒng)反應(yīng)容器瘦身至以升、毫升為單位的微反應(yīng)器，這樣的科技探索已經(jīng)有了初步成功實(shí)踐。問世僅20余年的微化工技術(shù)以它獨(dú)有的魅力讓我們對(duì)未來的化工生產(chǎn)充滿遐想：利用可直接放大、安全性高、反應(yīng)過程易控的技術(shù)改變化學(xué)工業(yè)污染重、能耗高和安全性差的傳統(tǒng)形象，實(shí)現(xiàn)化工生產(chǎn)過程的強(qiáng)化、微型化和綠色化，大幅提高化工生產(chǎn)的資源和能源利用效率。

    微化工技術(shù)給我們最直觀的感受就是能顯著縮短反應(yīng)時(shí)間和縮小反應(yīng)系統(tǒng)的體積。德國(guó)默克公司曾通過微化工技術(shù)將格利雅試劑酮還原反應(yīng)時(shí)間從數(shù)小時(shí)降至幾秒鐘。在我國(guó)，中石化公司催化劑長(zhǎng)嶺分公司工業(yè)運(yùn)行2年的磷酸二氫銨生產(chǎn)微化工系統(tǒng)產(chǎn)能可達(dá)8萬(wàn)噸，但系統(tǒng)中各設(shè)備的體積均不足6升。這些案例完美展示了微化工技術(shù)激動(dòng)人心的一面。

    化學(xué)工業(yè)中的許多反應(yīng)屬?gòu)?qiáng)放熱過程，存在爆炸危險(xiǎn)。“而采用微反應(yīng)技術(shù)能夠提高過程反應(yīng)的效率，改善過程反應(yīng)的安全性。”據(jù)中科院大連化物所陳光文研究員介紹，微化工技術(shù)的開發(fā)與應(yīng)用，將會(huì)改變現(xiàn)有化工設(shè)備的性能、體積、能耗和物耗，對(duì)化學(xué)工業(yè)的發(fā)展產(chǎn)生重大影響。例如目前工業(yè)應(yīng)用的烴類硝化反應(yīng)時(shí)間一般在數(shù)十分鐘至數(shù)小時(shí)，但在微反應(yīng)器內(nèi)可采用絕熱硝化并同時(shí)改變工藝條件，將反應(yīng)時(shí)間縮短至數(shù)秒。

    由于微化工設(shè)備的內(nèi)部通道特征尺度通常在幾十微米至幾百微米，可實(shí)現(xiàn)反應(yīng)物料間的超快速微觀混合；流體與器壁間有很大的接觸面積，能顯著提高流體間的換熱效率，可實(shí)現(xiàn)反應(yīng)過程的原位高效換熱，其傳熱、傳質(zhì)能力較常規(guī)尺度提高1～3個(gè)數(shù)量級(jí)。另外，由于通道特征尺度小于火焰?zhèn)鞑サ呐R界尺度且微反應(yīng)器內(nèi)反應(yīng)物持有量小，因而具有內(nèi)在安全性，將其應(yīng)用于快速混合、強(qiáng)放熱及易燃易爆的反應(yīng)過程，能顯著提高過程的安全性，并可實(shí)現(xiàn)連續(xù)化操作。

    此外，由于微化工設(shè)備結(jié)構(gòu)的模塊化，易于實(shí)現(xiàn)直接放大（設(shè)備單元并聯(lián)），可快速推進(jìn)實(shí)驗(yàn)室成果的實(shí)用化進(jìn)程。由此可見，采用微反應(yīng)技術(shù)可大幅度提高反應(yīng)過程中的資源和能量的利用效率，減小過程系統(tǒng)的體積或提高單位體積的生產(chǎn)能力，實(shí)現(xiàn)化工生產(chǎn)過程安全、過程強(qiáng)化、微型化和綠色化。

    微化工技術(shù)與傳統(tǒng)化工工藝的最大區(qū)別是需要研究開發(fā)適合于微反應(yīng)系統(tǒng)的快速反應(yīng)工藝條件。陳光文對(duì)此解釋說，由于化學(xué)反應(yīng)過程大多為復(fù)雜反應(yīng)體系，因此需深入研究主、副反應(yīng)的本征動(dòng)力學(xué)以及反應(yīng)過程行為，優(yōu)化工藝條件以提高主反應(yīng)速率、控制副反應(yīng)速率，最終提高目的產(chǎn)物的選擇性。他認(rèn)為這也是目前微反應(yīng)技術(shù)工業(yè)化應(yīng)用需要攻克的難關(guān)之一。

    微化工技術(shù)的光明前景已引起各國(guó)研究機(jī)構(gòu)的高度重視，各國(guó)政府都相繼制訂研究計(jì)劃。然而，迄今為止，微化工技術(shù)在化工生產(chǎn)過程的實(shí)際應(yīng)用尚不多見，業(yè)界也一直處于觀望狀態(tài)。陳光文認(rèn)為，其原因一方面在于微化工技術(shù)一些高難度問題尚未得到圓滿解決，比如微反應(yīng)器的加工及材質(zhì)選擇，以及多個(gè)微反應(yīng)器串并聯(lián)導(dǎo)致的成本增加，因此仍需要不斷深化微化工技術(shù)的相關(guān)基礎(chǔ)研究。同時(shí)，由于微化工技術(shù)研究初期主要集中在高校和科研機(jī)構(gòu)的實(shí)驗(yàn)室，產(chǎn)業(yè)界雖有關(guān)注但介入不多，因此對(duì)微化工系統(tǒng)的放大和集成技術(shù)的研究機(jī)會(huì)少，大大減緩了微化工技術(shù)的實(shí)用化進(jìn)程。他建議學(xué)術(shù)界應(yīng)與產(chǎn)業(yè)界積極合作，開展各種類型反應(yīng)的工業(yè)應(yīng)用示范，共同推進(jìn)微化工技術(shù)的工業(yè)進(jìn)程。

    我國(guó)在微化工技術(shù)產(chǎn)業(yè)化上已小有成就。據(jù)記者了解，雖然在微化工技術(shù)領(lǐng)域起步較晚，但由于在研究初期科研單位就積極與產(chǎn)業(yè)界開展合作，加速了我國(guó)微化工技術(shù)的產(chǎn)業(yè)化進(jìn)程，形成了一些具有自主知識(shí)產(chǎn)權(quán)的微化工專利技術(shù)。清華大學(xué)化學(xué)工程聯(lián)合國(guó)家重點(diǎn)實(shí)驗(yàn)室借鑒膜乳化技術(shù)，成功開發(fā)出萬(wàn)噸級(jí)膜分散微結(jié)構(gòu)反應(yīng)器制備單分散納米碳酸鈣的工業(yè)裝置，大連化物所開發(fā)的已穩(wěn)定工業(yè)運(yùn)行兩年的8萬(wàn)噸/年磷酸二氫銨微化工系統(tǒng)；近日大連化物所與勝利油田中勝環(huán)保有限公司合作開發(fā)的百千噸級(jí)用于石油磺酸鹽生產(chǎn)的微反應(yīng)技術(shù)均實(shí)現(xiàn)了工業(yè)化應(yīng)用，這些充分證明了微化工技術(shù)在工業(yè)規(guī)模上的可行性。

    可以預(yù)見，微化工技術(shù)的成功開發(fā)與應(yīng)用將會(huì)對(duì)整個(gè)化學(xué)化工領(lǐng)域產(chǎn)生重大影響。在未來的5~10年內(nèi)，微反應(yīng)技術(shù)將會(huì)在精細(xì)化工、納米材料以及基于微反應(yīng)技術(shù)的新過程等領(lǐng)域獲得較廣泛的應(yīng)用。