微通道反應器可以說是這幾年最受關注的技術，我在技術交流中經常和客戶討論這個問題，也經常受到詢問這個技術的私信，當然也見過很多廠家買了設備最后工藝推進不下去的。既然這個問題最受關注那么我就從這個技術說起。

首先，我要說明的是，所有的過程強化技術實際上是一個流程概念而不是一個設備概念。包括微通道反應器，它并不是一個簡單的設備，而是一個流程，這個技術其實應該叫做微化工技術。那么這個技術給我們描繪了一個怎樣的前景呢？這里我引用一篇十多年前的文章供大家參考。

http://tech.sina.com.cn/d/2006-09-04/09511117735.shtml

當然，這樣的科技文章夸張的成分很大，里面有多少真實的東西很難說。但是這篇文章中描繪的未來化工的愿景卻是值得我們關注的。以這篇文章做一個歸納，未來化工應當有以下幾個特點：

小型化：設備尺寸小，工廠整體占地面積小，在較小的設備空間內達到高產量，這樣可以降低工廠征地成本。化工生產甚至可以在“小作坊”內進行，具有更大的靈活性（如果要關停搬遷可以直接裝車運走，哈哈）。同時設備尺寸的減小可以帶來安全性的極大提升。

連續化：連續地將原料輸入生產系統，連續地產出產品，整個過程采用自動化儀表進行控制。盡可能的避免人工操作，減少人員傷亡的可能。未來越來越多的人不愿意從事化工行業，因此員工必然是越來越難招的，在這種情況下要找到機器代替人的方法。

高價值化：化工生產的產品將是有高附加值的材料或者中間體，產品附加值越高，越有利于分攤技術成本，采用先進技術。

柔性化：化工生產線應當能夠滿足多種工藝要求，方便在各種產品中進行切換，設備生產的啟動與停止耗費更少的資源。

當然，一個化工流程實際上只需要滿足這四個條件中的一到兩個就有可能對現有流程進行替代，產生巨大的經濟效應。而微反應器卻是目前來看可能同時滿足這四個條件的技術，因此，它的未來最為廣闊，受到的關注也最高。

我認為在這四點中連續化是最為重要的，而且是化工工藝技術改造優先應當考慮連續化的可能性。最著名的例子就是汽車工業的福特流水線，實際上可以的認為是一種連續化工藝，生產效率明顯高出一臺一臺的組裝。微通道反應器是一種連續化改造的方式，有可能是最好的方式，但不是唯一的方式。實際上很多化工過程只要進行連續化改造就能產生效益。這里我舉一個浙江某染料廠重氮化反應的例子：

我們知道，重氮化反應是一個反應速度非常快而且放熱非常劇烈的反應，一般來說我們做這個反應采用攪拌釜來做，大致操作步驟為：

將底物投加入攪拌釜中，然后滴加亞硝酸鹽溶液進行反應。這個過程中滴加速度需要嚴格控制，加料過快反應非常劇烈，溫度升高會非常明顯，導致整體選擇性下降。待試劑滴加完畢后再攪拌反應一段時間，進行放料。整個過程包括：底物投料->滴加藥劑->攪拌反應->放料四個過程。

間歇操作下，這四個步驟反復進行，其中底物投料與放料是輔助操作過程，這種操作會嚴重降低反應效率。比如一個反應釜操作四個小時，其中兩個小時在投料和放料，實際有效的反應時間只有兩小時。同時每一次滴加藥劑就涉及到閥門的開啟關閉以及流量調節，這種反復操作可能帶來失誤概率的增高。而且批次間產品會有差異，一班工人操作熟練，滴加藥劑速度控制的非常好，產品質量就高。換一班工人，滴加速度控制不好，反應溫度波動大，副產物就多，產品質量就差。

在浙江這個染料廠的技改中，他們就使用了一套連續化的系統，那就是采用多個釜串聯，物料連續進入，連續采出，每一個釜內采用一定的固定流速滴加亞硝酸鹽溶液。這個過程一旦物料進入與采出的速度控制好后，就僅僅需要微調，甚至不需要調整。也沒有投料放料過程，整個生產效率大大提高了，產能上比同樣3個間歇釜擴大了3倍，產品質量還更加穩定。

間歇工藝與連續工藝流程示意

在這個例子中我們可以看到，這個工藝技改優點很多。而且最關鍵的是，整個技術改造并沒有使用什么高大上的技術，還是普通的攪拌反應釜只不過操作方式進行了改變。這個反應能不能用微通道反應器來做，當然是有可能的，而且效率應該更高，因為微通道反應器的移熱能力更強。但是現實中不是每個單位都有資金與技術能力能夠上這樣的新技術。在技術能力有限的條件下，不必求全，只要做好一部分工作同樣也能出效益。

當然，連續化工藝過程仍然有其大量的局限性，并不是所有流程都適合連續化改造。最主要的問題就在于連續化生產實際上與柔性化生產是矛盾的。特別是在精細化工行業中，往往對于小微化工企業，生產的產品受市場影響產量以及種類上都會存在變動。而連續工藝一般是一個匹配度較強的過程，一套工藝流程往往對應一種產品或一個過程，靈活性較差。當企業受市場影響需要生產其他產品的時候，很難直接將工藝設備進行移值。這個與我們現在的間歇反應釜不一樣，間歇反應釜中我們可以投不同的物料進行多種產品的生產。但是連續流反應器在這一點上會受到限制，因此在推進連續流工藝的時候，生產廠家一定要考慮產品需求是否能保持穩定，如果需要頻繁變化產品類型，不能進行穩定生產，那么上一套連續流裝置效率上優勢不大。

此外連續流化工過程，存在與其他流程的匹配問題，如果上下游流程都是間歇的，中段的流程即使是連續的，對于產能提高的意義也不會太大，類式于木桶原理，其他部分出現短板會限制整體的產能。這時候連續化更多的意義就是設備小型化，流程安全性方面的考慮了。

最后還涉及到儀表控制方面，連續流化工過程的儀表及控制系統問題目前來看還是一個薄弱點。主要的問題就是再一些極端工況下，儀表的準確度與壽命難保證，一些國內儀表質量確實不敢恭維。比如說，一個反應150℃下進行，如果希望檢測反應過程中的pH變化，并以此確定反應終點，在這個工況下可能根本沒有儀表供我們選用。因此對于連續流的過程控制，在設計上要盡量避免在極端工況下布置檢測點。

關于連續流過程的基本介紹就到這里，下一講我準備談一談微通道反應器背后的原理。

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