一、微反裝置的核心結(jié)構(gòu)組成

1. 反應核心單元

• 微型反應器：裝置的核心，承擔化學反應的場所，體積通常為幾微升到幾十毫升。

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

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

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

2. 進料系統(tǒng)

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

• 進料預處理單元：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）、原料預熱 / 氣化裝置（如需氣相反應）。

3. 溫控與控壓系統(tǒng)

• 溫控系統(tǒng)：根據(jù)反應溫度需求，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 1000℃以上，適用于催化反應）、半導體溫控（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）用于放熱反應的溫度調(diào)控。

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

4. 檢測與分析系統(tǒng)

• 在線檢測：集成小型化檢測器，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，可實時分析反應中間產(chǎn)物或產(chǎn)物組成。

• 離線取樣：通過取樣閥定時采集反應液 / 氣體，送實驗室進行離線分析（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）在進入反應器前均勻混合。

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

• 自動化控制系統(tǒng)：通過 PLC 或計算機軟件實現(xiàn)溫度、壓力、流量等參數(shù)的精準調(diào)控（如設(shè)定升溫速率、恒壓精度），并記錄反應數(shù)據(jù)（如溫度 - 時間曲線、壓力變化曲線）。

二、微反裝置的核心特點

1. 反應效率高：體積小，比表面積大（傳質(zhì)傳熱效率是傳統(tǒng)反應器的 10-100 倍），可快速達到反應平衡，縮短實驗周期。

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：反應體系小，即使發(fā)生泄漏或失控，風險遠低于大型反應裝置，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)可通過自動化系統(tǒng)精準調(diào)控（精度可達 ±0.1℃、±0.01MPa），實驗重復性好。

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