Microreactors: New Technology for Modern Chemistry

第1章 微反应技术的发展现状1

11 定义1

111 以微反应器为核心的微系统1

112 微反应器的结构层次1

113 按功能分类的微反应器3

114 分析和反应系统的区别4

12 微反应器的主要优点4

121 小型分析系统的主要优点4

122 纳尺度反应器的主要优点4

123 物理尺寸的减小为微反应器带来的优势5

124 单元数的增加为微反应器带来的优势6

13 微反应器在应用中的潜在优势8

参考文献10

第2章 微反应器的现代微制造技术14

21 可用于制造微反应器的微加工技术14

22 技术的适用性评价14

23 硅材料的各向异性湿法蚀刻16

24 硅的干法蚀刻17

25 liga过程18

26 注模技术19

. 27 玻璃湿法化学蚀刻20

28 先进机械加工技术20

281 钻石工具的表面切割21

282 碾磨、翻转及钻孔21

283 冲压21

284 压花22

29 金属薄片的各向同性湿法化学蚀刻技术22

210 导电材料的电子放电机械加工23

2101 钢丝钳腐蚀及开模24

2102 μ-edm钻孔25

211 激光微型机械加工25

212 连接技术26

2121 金属薄片的微型叠片技术26

213 功能涂层28

2131 抗腐蚀的功能涂层29

2132 防止污垢形成的功能涂层29

参考文献30

第3章 微混合器36

31 混合规则和宏观混合设备的分类36

32 混合规则和小型混合器分类38

33 微型混合设备的潜在优势40

34 t形混合结构中两股支流的接触43

341 t形混合结构43

342 双t形混合结构44

35 通过高能支流的碰撞实现喷射和雾化作用46

351 微型喷射反应器中三股支流的碰撞46

36 一种组分的多股支流注入另一组分的主流体中46

361 多股微型喷射流的注入46

37 两组分两种流体层多次分叉及重新汇合48

371 由流道形变产生的流体多次分割和重新组合48

372 叉形元件实现流体多次分叉及重新汇合50

373 采用分离板实现流体多次分割及重组52

374 采用坡形通道实现流体的多次分割及重组53

38 两组分的多股支流注入实现混合55

381 交叉型通道结构中流体层的多次分层55

382 采用v形喷嘴阵列实现流体层的多次垂直分层63

383 采用微结构堆叠平板实现分层混合65

384 采用含星形开孔的堆叠平板实现多次分层68

39 通过提高流速缩垂直于流动方向的扩散路径69

391 通过水力学聚焦减小流体层厚69

310 通过搅拌、超声波、电能及热能等外部手段强化传质71

3101 采用磁性球进行动态混合71

参考文献71

第4章 微型换热器75

41 带宽而扁平通道的微型换热器77

411 堆叠平板设备中的错流热交换77

412 基于错流混合的错流式换热器79

413 堆叠板式逆流换热器81

414 电加热堆叠式板型设备83

42 带有窄而深通道的微型换热器85

421 含单侧通道结构的换热器85

422 含双面通道结构的换热器85

43 含穿透通道的微型换热器87

44 轴向热传导88

441 材料选择对传热效率影响的数值计算89

442 热模块结构的应用90

45 采用翅片不断形成入口流91

46 利用正弦波形微通道产生周期性流动分布91

47 基于微型技术的化学热泵92

48 微型换热器的性能测定93

481 利用红外相机测量微型换热器中的温度分布93

参考文献95

第5章 微分离系统和特殊分析模块98

51 微萃取器98

511 通道部分重叠98

512 楔形流接触器101

513 由微机械膜分开的微通道接触器103

514 微通道由筛板状隔板分开的微接触器107

515 微混合-澄清系统107

52 微过滤器110

521 等筛孔微过滤器110

522 错流微过滤器111

53 气体纯化微系统111

54 气体分离微设备113

55 微反应器特殊分析模块114

551 原位红外光谱分析模块114

552 快速gc分析模块114

参考文献117

第6章 液相反应微系统121

61 液相微反应器的种类122

62 复合式微设备内维生素中间体的液液合成122

63 微反应器内丙烯酸酯聚合反应127

64 grignard试剂酮还原反应130

65 微混合器/管式反应器内的小规模有机合成134

66 用水力学聚焦的混合器和高纵横的换热器实现dushman

反应136

67 连续分段流管式反应器内的微晶合成138

68 电化学微反应器139

681 板式电极微反应器内合成4-甲氧基苯甲醛139

682 封闭式微电池系统142

参考文献143

第7章 气相反应微系统146

71 微反应器的催化剂146

72 气相微反应器的类型149

73 微通道催化结构150

731 微通道催化反应器中的流动分布150

732 丙烯部分氧化制丙烯醛150

733 环三烯选择性部分加氢151

734 h2/o2反应155

735 苯的选择性部分加氢157

736 丁烯选择性氧化制马来酸酐157

737 乙烯选择性氧化制环氧乙烯158

738 周期操作的影响158

74 集成催化剂结构层和换热器的微系统162

741 乙醇氧化脱氢162

742 异氰酸甲酯和多种其他危险气体的合成165

743 h2/o2体系在爆炸浓度范围内的反应168

75 集成催化结构层和混合器的微系统171

751 环氧乙烷的合成171

76 集成催化剂结构层、换热器和传感器的微系统175

761 氨气氧化175

762 h2/o2反应180

77 集成混合器、热交换器、催化剂结构层和传感器的微系统181

771 通过andrussov过程合成hcn181

参考文献187

第8章 气/液微反应器193

81 气/液接触原理和微型化接触装置的类型193

82 t形混合构件内气/液相的接触195

821 单股气体和液体支流的注入混合195

822 多个气体和液体支流注入一个共同通道197

823 多个气体和液体支流注入一个填充通道198

824 多股气体支流注入含催化剂壁面的液体通道200

825 多种气体和液体支流注入多通道201

83 降膜微反应器内薄膜的生成206

参考文献215

第9章 能源制造微系统218

91 液态燃料气化微器件218

92 气化燃料部分氧化制合成气的微设备221

921 部分氧化制氢气221

922 叠片式微系统内甲烷的部分氧化221

923 微通道反应器内甲烷部分氧化223

93 蒸汽重整制备合成气的微器件225

931 微结构板式器件内甲醇的蒸汽重整225

参考文献227

第10章 催化剂和材料筛选微系统229

101 在微通道反应器内非均相催化剂的平行筛选229

102 传统小尺度反应器用于平行筛选非均相催化剂232

参考文献233

第11章 分散式生产方法235

111 迷你工厂概念235

1111 生产hcn的迷你工厂概念236

1112 可丢弃的间歇式迷你工厂237

112 大型化设计向迷你设计的观念变化238

参考文献240

索引242