微反应器，即微通道反应器，一般是指通过微加工和精密加工技术制造的特征尺寸在10-500μm（或者1000μm）范围内的小型反应器，可选用硅、石英、玻璃、金属和聚合物等多种材料。在此处，微反应器的“微”字代表的是技术工艺流体的管道大小在微米级以下，但并非意味着装置的规格小，甚至是指产品的产量少。

通常，在染料工业生产中，合成偶氮染料所需要的两步反应（即重氮化和偶合反应）仍在常规的釜式反应器中进行。重氮化反应发生过程中，会放出大量的热量，而生成的重氮盐对热极其不稳定，因此该反应一般位于0-5℃的低温下进行。另外，间歇式工艺存在停留时间过长以及物料混合不充分等缺点，使重氮盐容易发生自身偶合以及分解反应等副反应，传质传热效率低，导致最终产物副产品较多，转化率较低。在微反应器中，有很多使用高精密机械加工技术制作而成的微反应通道，能够带来很大的比表面积，这就决定了其产生很高的传质传热效率，同时，对于微反应器来说，它所产生的反应通道一般只有数十微米，物料可以根据精确配比迅速均匀混和，从而极大地降低了副产物产生的可能性。

（1）结构优势微通道反应器具有优良的可操作性能。

制作微通道反应器所使用到的为各类高强度及耐腐蚀材料，同时由于微反应器也是完全密封的，所以针对不同的、严苛的工艺条件，都能够使用微反应器轻松达到生产要求，进而达到安全高效产出。虽然微反应器体积较小，但通过连续化生产可实现与常规反应器同等的产能水平。同时，由于微反应器高效的传质传热性能，可以实现精细化工过程额本质安全，如快速移除反应热、反应器中停留化学品总量少等。

（2）工艺优势微通道反应器具有高效的混合效率、极强的换热能力以及极窄的停留时间分布。

基于对工艺参数的精细化管控，使得同样的反应过程，如果发生在微通道反应器内，则在缩短反应时间的同时，还会提高产品的收率和纯度，而且由于反应产率提高，副产物减少，以及可实现无溶剂反应，也大大降低了对于环境的危害从而实现绿色生产。更加值得一提的是，微通道反应器可以满足苛刻的反应条件需求：由于微通道反应器可选用不同材质进行加工，因此可以根据微流控芯片的材质控制操作工艺条件，扩大操作工艺范围（温度范围可在-100℃到500℃，压强范围从常压至100MPa间），同时能够实现耐强酸或强碱，并可通过对接头的处理，实现反应体系无水无氧，从而可以满足大部分苛刻的反应条件，具有极高的通用性。

（3）工艺放大优势

目前，在生产精细化工产品时所使用的反应器多为间歇式反应器，其工艺放大的基本过程一般都是：小试-中试-大生产。在小试工艺放大时，因为大生产装置与小试装置存在传热、传质效果差异等问题，所以通常都需要一段时间的探索，合理调节工艺参数。在利用微反应器技术实现工业生产时，工艺放大指的不再是通过增大设备的特征尺寸，而是增加微通道的数量。因此，在放大过程中不需要更改试验的工艺条件，避免了间歇式反应器的放大难题，研发人员可在短时间内完成对反应条件的优化，在节约科研费用的同时，也极大地节省了产品与工艺研发所需要的时间，从而大幅缩短了研发周期

在工艺方面，微通道反应器还提高了产业的自动化水平。在间歇式反应操作中由于设备的约束，且各工段衔接性差，导致生产自动化无法普及，整体自动化水平低下。而使用微反应器，则可以进行连续化操作，还可以实现工艺过程的自动化控制，提高了工艺的稳定性，确保了产品的质量。同时，产品之间批次概念逐渐得到淡化，降低了批次之间产品质量波动。

案例介绍：柠檬黄的合成工艺

图1 连续流重氮化-偶合实验流程图

图2 重氮化微通道连续流实验装置

连续流反应流程如图所示：

（1）原料的配制：取一定量的对氨基苯磺酸溶于适量水中，将30%的氢氧化钠（NaOH）溶液逐滴滴入对氨基苯磺酸悬浊液中，待其变为澄清溶液后，加入适量的NaNO2，待NaNO2完全溶解，作为反应液A；将盐酸适量稀释后（稀释比例根据反应液A的浓度变化，保持微通道两路原料流速相当），作为反应液B；

（2）缩合液的制备：开启加热冷却循环器，将换热介质输入微通道换热层，将反应液A和反应液B通过平流泵以稳定流速输入微通道反应器的物料层，进行重氮化反应。在获得的重氮盐溶液中加入DMAS，边搅拌边加入15%的Na2CO3溶液，将pH值调至7.0，反应3h，得到缩合反应液C。

（3）重氮化-偶合反应：开启加热冷却循环器将换热介质输入微通道换热层，将反应液A和反应液B通过平流泵以稳定流速输入微通道反应器的物料层，进行重氮化反应，在反应器尾端将缩合液C定量通入进行偶合反应。

（4）水解反应：收集偶合反应液，用15%的Na2CO3溶液将其pH值调至9.0，加热2h，水解后得到柠檬黄溶液。

缩合反应的工艺条件为DMAS（nDMAS/n对氨基苯磺酸=1.02:1），反应温度为25℃，缩合pH值为7，反应时间为2h；固定偶合反应的工艺条件为反应温度25℃；水解温度为80℃，水解时间为2h。

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