微通道反應(yīng)器是一種反應(yīng)物質(zhì)在微小通道內(nèi)連續(xù)流動(dòng)、發(fā)生反應(yīng)、同時(shí)實(shí)現(xiàn)換熱的裝備。狹義上，微反應(yīng)器的通道尺寸一般在500微米以內(nèi)，以實(shí)現(xiàn)分子間擴(kuò)散距離足夠短、傳質(zhì)效率高，和比表面積大、換熱效率高這樣的特性。然而，隨著精細(xì)化工行業(yè)對(duì)微反應(yīng)器用于化學(xué)品一定規(guī)模工業(yè)化生產(chǎn)的需求，和微反應(yīng)器通道的不斷優(yōu)化與改進(jìn)，微反應(yīng)通道尺寸早已達(dá)到毫米級(jí)。因此，廣義上，微反應(yīng)器是指能夠?qū)崿F(xiàn)高效換熱、高效傳質(zhì)的連續(xù)式平推流反應(yīng)器。
微反應(yīng)器的制造可以由金屬和非金屬等多種材質(zhì)經(jīng)過精密微通道加工與密封實(shí)現(xiàn)。通常使用的材質(zhì)包括有：玻璃、碳化硅、不銹鋼、特種合金等等，反應(yīng)器的溫度范圍（通常為-50oC–200oC）和壓力范圍（可達(dá)50公斤以上）也足夠?qū)挘梢詽M足多種化學(xué)反應(yīng)對(duì)工藝條件的需求。
微反應(yīng)器是一種“工藝強(qiáng)化”利器，可以讓反應(yīng)在受控的時(shí)間和空間內(nèi)以更高的溫度、更高的濃度、和更快的混合來快速完成。通過工藝強(qiáng)化，化學(xué)反應(yīng)通常可以在分鐘級(jí)、甚至秒級(jí)實(shí)現(xiàn)轉(zhuǎn)化，同時(shí)能夠較好地控制副反應(yīng)與雜質(zhì)的生成，從而達(dá)到提高收率、提升安全性、提高合成效率的綜合效果。
然而，微反應(yīng)器并不是萬能的技術(shù)，對(duì)微反應(yīng)器適用性的準(zhǔn)備判斷是應(yīng)用微反應(yīng)器進(jìn)行技術(shù)開發(fā)的重要一步。可以從四個(gè)方面判斷其在具體化學(xué)反應(yīng)上的適用性：
一、反應(yīng)體系流動(dòng)性是否良好：
即，是否存在影響體系流動(dòng)性的因素。通常，液液相反應(yīng)、氣液相反應(yīng)、甚至氣液固三相催化類反應(yīng)（如催化加氫），均可以在微反應(yīng)器內(nèi)實(shí)現(xiàn)穩(wěn)定流動(dòng)。然而，若反應(yīng)原料、中間態(tài)、或者反應(yīng)產(chǎn)物存在固體，則需要考慮固體含量、形態(tài)等，以不堵塞反應(yīng)通道為前提。另外，對(duì)于某些高粘度體系，同樣存在流動(dòng)性障礙，其實(shí)用性需要仔細(xì)考察。
二、反應(yīng)體系是否受傳質(zhì)控制：
從反應(yīng)物到產(chǎn)物的反應(yīng)轉(zhuǎn)化速率受到傳質(zhì)速率和本征反應(yīng)速率的影響。相對(duì)較慢的一個(gè)速率通常決定了整個(gè)反應(yīng)轉(zhuǎn)化速率。對(duì)于液液非均相反應(yīng)、氣液非均相反應(yīng)、氣液固催化反應(yīng)等，反應(yīng)轉(zhuǎn)化速率往往受到傳質(zhì)速率的影響比較顯著。其中一個(gè)表現(xiàn)就是，如果攪拌速度加快，則反應(yīng)轉(zhuǎn)化速率加快。然而，對(duì)于工業(yè)化反應(yīng)設(shè)備，無法大幅度提升攪拌速度。因此，通過微反應(yīng)器的應(yīng)用可以強(qiáng)化傳質(zhì)速率，從而提升整體反應(yīng)速率。
三、反應(yīng)體系是否存在換熱限制：
反應(yīng)器的有效換熱面積和整體換熱系數(shù)是反應(yīng)“撤熱”的重要指標(biāo)。換熱效率不夠，輕則反應(yīng)雜質(zhì)增加，重則發(fā)生反應(yīng)失控。對(duì)于常規(guī)存在換熱局限的反應(yīng)設(shè)備，如攪拌式反應(yīng)釜，通常采用長(zhǎng)時(shí)間緩慢滴加、大量溶劑稀釋反應(yīng)、大幅度降低反應(yīng)溫度等操作以減緩反應(yīng)速度，適應(yīng)反應(yīng)器的換熱能力。此類反應(yīng)往往可以利用微反應(yīng)器的高換熱能力的特點(diǎn)得到本質(zhì)改善。
四、反應(yīng)本征動(dòng)力學(xué)速度：
反應(yīng)本征動(dòng)力學(xué)速度與反應(yīng)的活化能、反應(yīng)物濃度、反應(yīng)溫度、和催化劑等因素密切相關(guān)。微反應(yīng)器擅長(zhǎng)處理本征動(dòng)力學(xué)速度為快速和中速的反應(yīng)。本征反應(yīng)速率過慢的反應(yīng)仍然無法通過微反應(yīng)器工藝強(qiáng)化實(shí)現(xiàn)秒級(jí)或者分鐘級(jí)反應(yīng)。雖然很多反應(yīng)并沒有本征反應(yīng)速率的研究數(shù)據(jù)，但是實(shí)踐中常見硝化反應(yīng)、重氮化反應(yīng)、氯化反應(yīng)、氧化過氧化反應(yīng)等等，反應(yīng)速率較快。而需要高溫長(zhǎng)時(shí)間加熱的反應(yīng)，往往本征反應(yīng)速率較慢。
