我國微化工技術的發展現狀與前景分析

精細化工是我國國民經濟的支柱產業之一，在2021年我國精細化工行業總產值已突破5萬億元，占全球市場比例也上升至60%以上。然而我國的精細化工企業普遍存在自動化程度低、生產工藝落后的問題，造成近年來安全事故頻發，讓公眾“談化色變”。國家和地方出臺了一系列政策加強對精細化工生產中涉及危險化工工藝的監管力度，并推出政策引導企業使用新型工藝技術提高化工生產的安全、環保水平和畝均經濟效益。例如，2020年國務院安委會印發了《全國安全生產專項整治三年行動計劃》，明確了2個專題實施方案、9個專項整治實施方案，對于涉及危險化學品和危險化學工藝的企業要進行嚴格管控。

精細化工生產中重點監管的危險工藝

微化工技術作為精細化工產業技術發展中具有代表性的新技術之一，涉及化學、工程力學、傳熱學、化工、機械、電子、控制學等多種工程技術和學科，其核心原理是讓反應原料高速流過尺寸在微米至毫米級的微流道，讓原本需要幾小時的化學反應在微流道中流過的數十秒內即完成，從而使得化學反應的效率和精確度大幅提高。

眾所周知，傳統釜式工藝的持液量動輒需要幾噸甚至幾十噸，一旦發生熱失控，極易發生連環爆炸，造成重大的化工事故。而利用微化工技術實現同等產能，反應器的持液量可以縮小到傳統工藝的約千分之一，即使發生意外影響也極為有限，從而實現了生產的本質安全。同時，微化工技術的生產過程是流水線式連續生產，自動化程度高，從原理上就更容易打造無人化、智能化的工廠。此外，微化工技術還有開發周期短、無縫放大、能耗低、產品品質高、占地面積小等諸多優勢，因此被認為是引領未來精細化工行業發展的革命性技術之一。

由于微化工技術相比于傳統反應技術擁有諸多優勢，加之近年來從國家到地方的對于安全生產的要求不斷加嚴，以及企業對化工生產自動化、智能化、無人化的技改需求越來越迫切，政策和效益兩方面的因素都推動著精細化工企業對微化工技術的認知、接受和需求，從實驗室研究走向了工業化應用。作為國際上微化工產業化技術提供商的龍頭標桿，美國Corning公司早在2010年就瞄準了中國精細化工行業巨大的市場空間，并將其拳頭產品“Advanced Flow Reactor”系列引入中國，并提供從實驗室小試級(G1)至千噸級生產(G5)的家族化反應器產品[9]，并提供全套的用戶培訓和工藝委托開發服務。國內也涌現了一批提供微化工技術裝備的公司，然而基本上還停留在對國外設備的簡單仿制和反應工藝的經驗化開發階段。

我們知道，微化工技術不是簡單的將反應流道縮小，也無法用傳統反應器上的工藝數據生搬硬套，只有實現微反應設備和微反應工藝的協同研發和創新，從理解化學反應的本質出發，以流體力學、工程熱力學、化工原理作為指導，優化反應器的微結構，實現反應系統的集成和自控，才能真正發揮出微化工技術在安全、高效、環保、智能等層面的優勢。因此，微化工技術的研究與應用，在我國還有很長的一段路需要去摸索。

目前，我國有很多企業和高校，都在進行微化工技術研究，其中來自中科大的科芯微流團隊，已經在這方面取得了實質性進展，其自主設計的新型“菱形”和“S型”流道，已經成功應用到小試、中試以及工業化微通道反應設備中，使我們徹底突破了國外“卡脖子”技術封鎖。除科芯微流外，還有很多企業也在微化工技術的研究中，取得了一定進展，相信在未來，一定會有更多國產設備被應用到精細化工領域中去，也一定能從源頭上做到化工生產安全。