微反應器是微加工或其他結構化的設備，至少有一個(特性)尺寸小于1毫米。通常使用的最小結構是幾十微米，但也有尺寸更小的例外。微反應技術利用微反應器進行化學反應工程。流動化學是一種由化學動機(例如，新的合成方案)驅動的相關方法。

微反應器和流動化學的機會及其與可持續性的相關性

傳質

微反應器的混合速度比傳統混合器快得多，可達到毫秒級。單相或兩相之間的質量傳遞同樣得到加強。可持續性成果是減少浪費、降低能耗、提高產量;與成本和LCA(循環性)相關。

傳熱

微反應器即使在熱失控或爆炸情況下也能傳熱，并從強(絕熱)熱釋放轉變為可控的等溫操作。可持續性成果是減少浪費、降低能耗、提高產量;與成本和LCA(循環性)相關。

完全控制熱傳遞(無熱過沖、無熱點)通常與同時完全控制質量傳遞有關。微反應器的泰勒流模式，常規氣液段塞，通過這兩種途徑，能夠研究在相對高溫下異丁烷氧化為叔丁基過氧化氫(TBHP) 過程中元素反應的微妙相互作用。TBHP作為過氧化物是一種熱敏感材料，容易分解。TBHP具有雙重功能:引發反應和作為一種自催化劑。另一種常見的引發劑二叔丁基過氧化物(DTBP)會在所用的高溫下分解，從而降低TBHP的產量。只有通過微反應器提供的卓越傳熱控制，才能區分這些復雜的效應。

停留時間

微反應器可以大大縮短反應時間，從幾天和幾小時縮短到幾分鐘甚至更短反應在盡可能短的(固有)時間尺度上發生的可能性被稱為閃速化學。最快的反應在幾室秒內完成可持續性的結果是減少浪費和提高產量;與成本和LCA(循環性)相關。

與間歇技術相比，聚醚多元醇的混合輔助微反應器操作可顯著縮短反應時間。在異常高的反應溫度下，不到1分鐘即可實現95%的轉化率。

生產力

更快的反應時間、在以前的爆炸狀態下運行和/或更高的產量使流動化學能夠提高生產率。挑戰在于在擴大規模時保持高生產率。生產率主要可以通過減少反應時間或增加轉化率(或兩者兼而有之)來提高。可持續性的結果是減少浪費和提高產量;與成本和LCA(循環性)相關。

安全性

微反應器可以在工藝條件下實現安全運行，否則在常規條件下可能會導致熱失控或爆炸。微流操作可以將爆炸范圍移出典型操作條件。危險反應通常是阻礙傳統反應器擴大規模的障礙，而微反應器已被證明可以安全地處理使用不穩定中間體或危險試劑的反應以及用于千克級合成的高放熱反應。這使得更多實驗室化學創新能夠過渡到中試和生產規模。

圖、通過在流動化學中使用減小的體積來減輕主要批次的安全風險

多反應網絡/產品復雜性

微反應器可以在有限的空間和短時間內整合多種反應，最大限度地減少浪費。它們能夠連續合成復雜的產品;通常無需分離或中斷反應。

可持續性的結果是降低能耗、提高產量和生產出更好的產品;與成本、LCA和循環性相關。

新型工藝窗口

微反應器需要專用工藝(協議)，而最佳工藝通常與常規做法相去甚遠。這些不尋常的(新型)工藝窗口不適合傳統設備，使微反應器和流動化學能夠勝過同類產品。探索新型工藝窗口(NPW) 可以提高微反應器和流動化學的性能。

可持續性的結果是減少浪費，降低能源消耗、提高產量和提供更好的產品;與成本、生命周期評估和循環性相關。

回收

在循環時代，回收已成為所有加工過程(包括流動化學加工)中必不可少的部分。流動分離是回收的一部分，盡管經過了二十年的研究，但仍然缺乏與流動化學反應的整合。

可持續性成果包括減少浪費和能源消耗;與成本、LCA 以及最顯著的循環性和ESG相關。

在膜分散微反應器中，聚乙烯醇和正丁醛的縮聚反應證明了工藝成分HCI、水和正丁醛的回收。該反應生成聚乙烯醇丁醛，一種用于夾層汽車玻璃的化學品。選擇這些成分是因為它們能夠使縮聚反應達到所需的超高轉化率。正丁醛轉化率達到99%，回收有效減少了86% 的HCI 使用量。

設計溶劑

設計溶劑能夠設計出超出普通溶劑能力的溶劑，因此也被稱為“主溶劑”。微反應器通常體積較小，適合使用昂貴的設計溶劑，并且要求溶劑性能達到最高標準。微反應器和主溶劑的聯合使用在實驗室規模上取得了重大成就.

圖、流動化學中使用的設計溶劑的分類

可持續性的結果是減少浪費和降低能源成本;與成本、LCA 以及最顯著的循環性相關。

自動化/模塊化

小型、緊湊型反應器(如微反應器)有利于模塊化，作為一種“工藝模塊樂高”。要達到近乎理想的工藝條件，需要用計算智能來取代人工操作;這是流動化學“工藝自動化”的本質。自動化流動化學使按需藥物生產成為可能，該系統可在可重構的模塊化系統中進行，能夠在一個流程中完成一個伸縮合成。它支持許多不同的反應或通過一個共同的構建塊合成許多分子。使用流動的優勢包括可擴展性、安全性、速度和可重復性。自動化流動合成集成了自動設計、API合成和生物測定篩選平臺。

圖、過程自動化示例，包括泵站、反應器、過程條件(即溫度和壓力)和在線分析儀

可持續性成果涵蓋上述類別;與ESG 相關，有助于實現工業標準。

規模化/可預測性

微反應器是可復制的反應器系統，理想情況下只是“編號”，類似于自然界的細胞。雖然微反應器的規模化現實與理想情況有一定差異，但微反應器的規模化確實比傳統的間歇式反應器設置更快、更輕松。幾位將微反應器推向生產規模的工業研究人員也持這種觀點。

可持續性成果是加快上市時間、降低成本和增加現金流;與TEA相關，尤其是ESG。

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