大部分含能材料的合成過程中常常伴隨著劇烈的放熱反應，而這些放熱反應一旦控制不好，就會在短時間內(nèi)釋放出大量的熱量和氣體，從而造成冒料等一系列嚴重后果。通常，在強烈的放熱反應過程中，難以控制反應溫度，也難以實現(xiàn)高效、快速的混合。對于強放熱反應過程，常規(guī)反應器加料一般都是逐步滴加，即使這樣，由于過熱，在滴加過程中也會產(chǎn)生一定量的副產(chǎn)物。

與傳統(tǒng)的反應器相比，微反應器因其比表面積大，反應時間短，傳熱快，且保持恒溫；微反應器提供快速混合，及時排出熱量，反應溫度可實現(xiàn)精確控制，因此消除了局部過熱，顯著提高反應的收率和選擇性。因此，微反應器與強放熱反應相結(jié)合，可以降低小生產(chǎn)危險性，減少副產(chǎn)物，提高生產(chǎn)效率。以下是一些微反應器在常見強放熱反應過程中的應用實例。

1硝化反應。

含能材料合成中常見的硝化反應是一個快速強放熱反應過程，在常規(guī)反應器中，硝化反應若控制不當會導致溫度升高、物料泄漏或爆炸等。

1.1脂肪醇硝化

如：二乙二醇硝化炸藥廣泛應用于槍炮發(fā)射藥、固體推進劑、液體炸藥和膠體炸藥。用二乙二醇硝化制得硝化二乙二醇。此反應放熱大，過程不易控制，混合不均，局部過熱，溫度超過50℃極易爆炸，全世界硝化二乙二醇的爆炸事件屢見不鮮。在此反應中采用微反應器，可以有效地控制反應速度和溫度，大大降低了爆炸的可能性。在此基礎上，對硝化二乙二醇在微反應器中的合成進行了研究，收率為9.3g/h，收率達90.6%，并以21.9g/h的速度在微反應器中合成了太根，收率為81.9%。

1.2芳烴硝化

芳香硝化反應是TNT等多種含能材料合成中間體的重要反應。反應過程中若反應物不均勻混合，會產(chǎn)生一系列的副產(chǎn)物，如芳香酸、芳香醛，甚至某些易爆副產(chǎn)物。該微型反應器具有巨大的比表面積和獨特的傳熱特性，能有效地控制放熱反應，冷卻反應器，提高系統(tǒng)的安全性和選擇性。通過對芳烴進行硝化，可以有效地控制微反應器的產(chǎn)率和選擇性。在微反應器和常規(guī)反應器中，比較了芳烴自催化硝化反應所釋放的熱。

對于酚硝化常規(guī)反應，即使反應液體積較小(1L)，釋放熱量仍會使反應溫度升高55℃。與之相比，微反應器內(nèi)溫度升高小于5℃。通過這種溫度控制，可以大大提高硝化的選擇性和產(chǎn)率，使產(chǎn)品收率從55%提高到75%，產(chǎn)品純度增加，并使聚合物副產(chǎn)物明顯減少。

2.氟化反應

氟化反應為典型的強放熱反應過程，易爆，安全性低，難以大規(guī)模生產(chǎn)。利用微型反應器進行直接氟化，成功地控制了β-二羰基化合物的氟化過程。反應液經(jīng)注射器注入反應器，F(xiàn)2混合后經(jīng)N2氣流進入反應器，通道尺寸約500微米，反應液通過通道覆蓋器壁，氣流通過通道中心，從而為反應過程提供更大的接觸面積，并獲得高的轉(zhuǎn)化率，轉(zhuǎn)化率達99%，產(chǎn)率73%。使用該微型反應器，也使氟化反應中F2和HF的用量降至最低，使反應更加安全。

3重氮環(huán)化反應。

重氮環(huán)化反應類似于硝化和氟化反應，通常伴隨著強烈的放熱，有時會釋放大量N2，帶來嚴重的危險。在重氮環(huán)化反應中采用微反應器技術，提高了收率和安全性。傳統(tǒng)裝置中，在-25℃時反應收率可達90%，但在加入重氮化合物后，容易使反應溫度迅速升高至45℃，并產(chǎn)生了氮氣，反應產(chǎn)生劇烈的放熱，一旦溫度控制不好，就會短時間釋放大量氮氣，引起冒料。在微反應器中直接采用小試條件，快速傳熱，在減少副產(chǎn)物生成的同時，避免了危險的發(fā)生。反應1.8min，收率89%，并以91g/h的速度合成產(chǎn)物，其收率與小試結(jié)果基本一致。

4.4氧化反應。

以銀為催化劑，甲醇制甲醛是一種重要的工業(yè)合成方法。當850~923K的大氣壓中，甲醛與空氣的摩爾比在1:1左右時，反應如下。這是一個強烈的放熱反應，需要接觸反應時間很短(約為0.01s)，并且生成大量的副產(chǎn)物，如：CO2,CO,H2，水和甲酸甲酯，蟻酸。為了解決上述問題，有人將微反應器用于甲醇的氧化反應。采用碳玻璃微反應器(見圖1)，在783K、接觸時間3ms的條件下，轉(zhuǎn)化率高(約75%)，選擇性(約90%)。

4.5高溫熱重排反應。

在一些反應中，反應溫度越高，反應時間越短，反應速度也越快，反應溫度越高，釋放的熱量越大，反應失控。分批反應采用逐步加料方式，溶劑回流以穩(wěn)定反應溫度，其缺點是反應時間較長(12~27h)，產(chǎn)率低(80%~85%)。用一個微型反應器在3~10min的停留時間，以遠高于常規(guī)反應溫度的220~260℃反應，不用溶劑即可獲得很高的收獲率(98%)。