楊景峰(天津大沽化工股份有限公司, 天津 300455)

20世紀(jì)對化工行業(yè)來說意義非凡，化工技術(shù)這一時期經(jīng)歷了一場強壯期，“單元操作”“三傳一反”兩大發(fā)展階段，化工過程在慢慢地向多個領(lǐng)域伸出了橄欖枝。

1 多相流動與構(gòu)架調(diào)控

(1)微尺度多相流動 液體的流動形式與外界力、自身重力、吸引力等各種力的互相作用有關(guān)，在微化工設(shè)備大小固定的情況下，外界力就代替了原本占主導(dǎo)地位的重力和吸引力，這樣就使在微尺度條件下多相流動過程里可以發(fā)展成有規(guī)律而且固定的氣液或者液液界面，進而展示出形態(tài)不一的流動狀態(tài)，如果我們依照界面構(gòu)架對這種流動狀態(tài)進行歸類，就可以將其分為封閉界面和非封閉界面這兩種類別。

(2)微尺度平行層流 兩種相互可以融合對方的液體，在一定數(shù)值下，總是會有很大可能向平行層流發(fā)展，在流動的過程之中還往往是一者向另一者慢慢靠攏，對于不能夠互相融合的因為外界力的作用，就會容易發(fā)生破裂，所以若是想要發(fā)展為不會容易發(fā)生破裂相對平穩(wěn)的狀態(tài)，就要嚴(yán)格限制操作條件與體系。我們知道，平行流的固定性跟通道面的形態(tài)密切相關(guān)，除此之外，我們通過對通道墻壁的濕潤度的增加來改進它本身的特性這一方式也對保持相對平穩(wěn)的狀態(tài)很有幫助，例如，我們通過將Chen等和Hu等的壁道兩側(cè)進行改變，將他們的性質(zhì)改變?yōu)檫m于水中和疏于水中，進而使他們保持在平行的狀態(tài)，對于這種通過改變壁面來將本性改變的方法，在相關(guān)文章中均有說明，這樣通過微尺度平行層流的方式使得人們成功的對玻璃等材質(zhì)進行改變性質(zhì)。

2 微尺度混合與多相傳遞

(1)微尺度混合 微化工過程是從人們對微混合與微換熱器的探究開始的，微尺度混合在微化工過程里是顯而易見的重要特點，因為它形態(tài)嬌小不但可以縮短傳遞的距離，對時間上來說也能起到一定的節(jié)省作用，除此之外，最大的優(yōu)勢在于不會出現(xiàn)溫度分布不均勻的現(xiàn)象，但是任何事物都是有兩面性的，它的劣勢就在于大部分微尺度的流動數(shù)值都在2000以下，且為層流，沒有渦流，相對而言對混合的迅速完成是不利的。所以目前我們的研究方向應(yīng)該是新的混合設(shè)備的研發(fā)和微尺度混合規(guī)律的研究。

(2)微尺度氣液傳質(zhì) 對微尺度的氣液之間的相互傳質(zhì)這一性能進行探究一直是化工過程中的重要階段，研究發(fā)現(xiàn)，在微尺度的作用下傳質(zhì)有濃度高，比表面積大的特性，所以，在原傳統(tǒng)過程中的液互相傳質(zhì)在微尺度作用下可演變?yōu)闅饣ハ鄠髻|(zhì)的阻力控制。根據(jù)這一特點，微篩孔、膜等微小設(shè)備就變成了高效率的單級吸收設(shè)備，這些設(shè)備可以完全適合粘性，吸收的過程，這在化學(xué)的吸收和物理的單級吸收里具有顯著的優(yōu)點。

(3)微尺度液液傳質(zhì) 同樣，液液體系在微化工過程中一樣占著重要地位，加強液液傳質(zhì)過程，對于提高效率和能源資源的利用率都有很大的幫助，而且還能更大程度上的達到可持續(xù)發(fā)展戰(zhàn)略和節(jié)能減排的實現(xiàn)。我們在微通道中放置一顆小顆粒，在流場作用下，不但能夠加快液液傳質(zhì)過程，還能看到Marangoni效應(yīng)類似這樣的現(xiàn)象，在化學(xué)反應(yīng)過程中，我們通過有惰性的物質(zhì)來內(nèi)取熱是液液分散的另一個應(yīng)用環(huán)節(jié)。

3 微化工系統(tǒng)的放大技術(shù)

并行放大技術(shù)。微化工系統(tǒng)中最明顯的特征就是方便并行放大，也被叫做數(shù)量放大，并行放大主要分為兩種：一個是內(nèi)部放大，一個是外部放大。內(nèi)部放大主要包括含多通道和多個尺度構(gòu)架的單元芯片，由單元芯片結(jié)合成的單元器件；外部放大主要包括單元器件，再有這單元器件結(jié)合成為化工系統(tǒng)，因為微化工系統(tǒng)里含有多尺度結(jié)構(gòu)。所以并行放大就要對每個控制量的不平衡分布進行研究，重點探究因為并行放大而對整體的行為產(chǎn)生的影響，從而建立起微化工系統(tǒng)并行放大這一基礎(chǔ)理論。

4 微化工技術(shù)的發(fā)展前景

關(guān)于微化工技術(shù)的各項探究我們一直是在科研機構(gòu)和各大重點高校中進行的，關(guān)注度還不是那么高，所以我們對于其放大與集成的技術(shù)層面的研究機會就相對較少，減慢了微化工系統(tǒng)的實用化。近10年來的不斷探究與推廣，使得目前微化工技術(shù)已經(jīng)走在時代的前沿，我國針對這一行業(yè)進行具體的專研時間還不是很長，如果從現(xiàn)在開始跟產(chǎn)業(yè)界開始結(jié)合，能夠更加有效的提高化工技術(shù)的進度，在放大與集成方面更好的為積累經(jīng)驗做準(zhǔn)備，慢慢的開發(fā)成為一項專利。

5 結(jié)語

在今天，作為一項化工產(chǎn)業(yè)而言，微化工系統(tǒng)前方既有機遇，也有挑戰(zhàn)。微化工技術(shù)的研發(fā)與運用不但會改變現(xiàn)在的設(shè)備性質(zhì)，也會改變所需的能源的損耗度，物資的損耗度，而且會更加全方位的開拓它的實用層面，這將是現(xiàn)代化工技術(shù)的一項重大改良，而且也會對整個的化工領(lǐng)域有著深遠(yuǎn)影響。

[1]喬聰震,陳蔚萍,張順利.化工傳遞過程中的類似性[J].化學(xué)研究,2000，(04).

[2]余武斌.微通道反應(yīng)器內(nèi)精細(xì)有機合成反應(yīng)及混合規(guī)律研究[D].浙江工業(yè)大學(xué),2013.

[3]陳光文.微化工技術(shù)研究進展[J].現(xiàn)代化工,2007，(10).