微反应器：现代化学中的新技术

第1章 微反应技术的发展现状1 
 11 定义1 
  111 以微反应器为核心的微系统1 
  112 微反应器的结构层次1 
  113 按功能分类的微反应器3 
  114 分析和反应系统的区别4 
 12 微反应器的主要优点4 
  121 小型分析系统的主要优点4 
  122 纳尺度反应器的主要优点4 
  123 物理尺寸的减小为微反应器带来的优势5 
  124 单元数的增加为微反应器带来的优势6 
 13 微反应器在应用中的潜在优势8 
 参考文献1 
第2章 微反应器的现代微制造技术14 
 21 可用于制造微反应器的微加工技术14 
 22 技术的适用性评价14 
 23 硅材料的各向异性湿法蚀刻16 
 24 硅的干法蚀刻17 
 25 LIGA过程18 
 26 注模技术19 
 27 玻璃湿法化学蚀刻2 
 28 先进机械加工技术2 
  281 钻石工具的表面切割21 
  282 碾磨、翻转及钻孔21 
  283 冲压21 
  284 压花22 
 29 金属薄片的各向同性湿法化学蚀刻技术22 
 21 导电材料的电子放电机械加工23 
  211 钢丝钳腐蚀及开模24 
  212 μ-EDM钻孔25 
 211 激光微型机械加工25 
 212 连接技术26 
  2121 金属薄片的微型叠片技术26 
 213 功能涂层28 
  2131 抗腐蚀的功能涂层29 
  2132 防止污垢形成的功能涂层29 
 参考文献3 
第3章 微混合器36 
 31 混合规则和宏观混合设备的分类36 
 32 混合规则和小型混合器分类38 
 33 微型混合设备的潜在优势4 
 34 T形混合结构中两股支流的接触43 
  341 T形混合结构43 
  342 双T形混合结构44 
 35 通过高能支流的碰撞实现喷射和雾化作用46 
  351 微型喷射反应器中三股支流的碰撞46 
 36 一种组分的多股支流注入另一组分的主流体中46 
  361 多股微型喷射流的注入46 
 37 两组分两种流体层多次分叉及重新汇合48 
  371 由流道形变产生的流体多次分割和重新组合48 
  372 叉形元件实现流体多次分叉及重新汇合5 
  373 采用分离板实现流体多次分割及重组52 
  374 采用坡形通道实现流体的多次分割及重组53 
 38 两组分的多股支流注入实现混合55 
  381 交叉型通道结构中流体层的多次分层55 
  382 采用V形喷嘴阵列实现流体层的多次垂直分层63 
  383 采用微结构堆叠平板实现分层混合65 
  384 采用含星形开孔的堆叠平板实现多次分层68 
 39 通过提高流速缩垂直于流动方向的扩散路径69 
  391 通过水力学聚焦减小流体层厚69 
 31 通过搅拌、超声波、电能及热能等外部手段强化传质71 
  311 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 
 41 带宽而扁平通道的微型换热器77 
  411 堆叠平板设备中的错流热交换77 
  412 基于错流混合的错流式换热器79 
  413 堆叠板式逆流换热器81 
  414 电加热堆叠式板型设备83 
 42 带有窄而深通道的微型换热器85 
  421 含单侧通道结构的换热器85 
  422 含双面通道结构的换热器85 
 43 含穿透通道的微型换热器87 
 44 轴向热传导88 
  441 材料选择对传热效率影响的数值计算89 
  442 热模块结构的应用9 
 45 采用翅片不断形成入口流91 
 46 利用正弦波形微通道产生周期性流动分布91 
 47 基于微型技术的化学热泵92 
 48 微型换热器的性能测定93 
  481 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 
 51 微萃取器98 
  511 通道部分重叠98 
  512 楔形流接触器11 
  513 由微机械膜分开的微通道接触器13 
  514 微通道由筛板状隔板分开的微接触器17 
  515 微混合-澄清系统17 
 52 微过滤器11 
  521 等筛孔微过滤器11 
  522 错流微过滤器111 
 53 气体纯化微系统111 
 54 气体分离微设备113 
 55 微反应器特殊分析模块114 
  551 原位红外光谱分析模块114 
  552 快速GC分析模块114 
 参考文献117 
第6章 液相反应微系统121 
 61 液相微反应器的种类122 
 62 复合式微设备内维生素中间体的液液合成122 
 63 微反应器内丙烯酸酯聚合反应127 
 64 Grignard试剂酮还原反应13 
 65 微混合器/管式反应器内的小规模有机合成134 
 66 用水力学聚焦的混合器和高纵横的换热器实现Dushman 
反应136 
 67 连续分段流管式反应器内的微晶合成138 
 68 电化学微反应器139 
  681 板式电极微反应器内合成4-甲氧基苯甲醛139 
  682 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 
 71 微反应器的催化剂146 
 72 气相微反应器的类型149 
 73 微通道催化结构15 
  731 微通道催化反应器中的流动分布15 
  732 丙烯部分氧化制丙烯醛15 
  733 环三烯选择性部分加氢151 
  734 H2/O2反应155 
  735 苯的选择性部分加氢157 
  736 丁烯选择性氧化制马来酸酐157 
  737 乙烯选择性氧化制环氧乙烯158 
  738 周期操作的影响158 
 74 集成催化剂结构层和换热器的微系统162 
  741 乙醇氧化脱氢162 
  742 异氰酸甲酯和多种其他危险气体的合成165 
  743 H2/O2体系在爆炸浓度范围内的反应168 
 75 集成催化结构层和混合器的微系统171 
  751 环氧乙烷的合成171 
 76 集成催化剂结构层、换热器和传感器的微系统175 
  761 氨气氧化175 
  762 H2/O2反应18 
 77 集成混合器、热交换器、催化剂结构层和传感器的微系统181 
  771 通过Andrussov过程合成HCN181 
 参考文献187 
第8章 气/液微反应器193 
 81 气/液接触原理和微型化接触装置的类型193 
 82 T形混合构件内气/液相的接触195 
  821 单股气体和液体支流的注入混合195 
  822 多个气体和液体支流注入一个共同通道197 
  823 多个气体和液体支流注入一个填充通道198 
  824 多股气体支流注入含催化剂壁面的液体通道2 
  825 多种气体和液体支流注入多通道21 
 83 降膜微反应器内薄膜的生成26 
 参考文献215 
第9章 能源制造微系统218 
 91 液态燃料气化微器件218 
 92 气化燃料部分氧化制合成气的微设备221 
  921 部分氧化制氢气221 
  922 叠片式微系统内甲烷的部分氧化221 
  923 微通道反应器内甲烷部分氧化223 
 93 蒸汽重整制备合成气的微器件225 
  931 微结构板式器件内甲醇的蒸汽重整225 
 参考文献227 
第1章 催化剂和材料筛选微系统229 
 11 在微通道反应器内非均相催化剂的平行筛选229 
 12 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 
 111 迷你工厂概念235 
  1111 生产HCN的迷你工厂概念236 
  1112 可丢弃的间歇式迷你工厂237 
 112 大型化设计向迷你设计的观念变化238 
 参考文献24 
索引242