一個完整的化學反應過程通常由合成、分離和分析等步驟組成，其中反應試劑的混合以及加熱或冷卻問題可以被認為是影響反應效率的最關鍵步驟。在大的反應容器中，反應物的混合不均會導致容器徑向存在較大的濃度梯度，從而影響整個反應過程。因此能夠增加表面積與體積比，從而形成更高效的傳質和傳熱交換表面的微反應器應運而生。

微反應器即微通道反應器，利用精密加工技術制造的特征尺寸在10到300微米之間的微型反應器。但是微反應器的“微”表示工藝流體的通道在微米級別，而不是指微反應器尺寸小或者產量小。微反應器中可以包含成百萬上千萬的微型通道，因此可以實現很高的產量。比如美國康寧公司實現了微反應器的高通量化，推出了單臺年通量高達2000多噸的微通道連續流反應器，提供了具有生產成本優勢的工業化利器。

目前微反應器在化工工藝過程的研究與開發中已經得到廣泛的應用，商業化生產中的應用正日益增多。其主要應用領域包括有機合成過程，微米和納米材料的制備和日用化學品的生產。

例如，在銀催化下，甲醇制甲醛是重要的工業合成甲醛的方法。在一個大氣壓，850K～923K溫度范圍內，甲醛：空氣摩爾比約為1：1時。該反應為強放熱反應,需要在極短時間內（約0.01s）接觸反應,并產生大量的副產物。為克服以上問題，有人將微反應器應用于甲醇的氧化反應。使用碳玻璃微反應器后，在溫度783K，接觸時間3ms的條件下可得到很高的轉化率(約75％)和選擇性(約90％)。

微反應器在結構上常采用一種層次結構方式，先以亞單元形成單元，再以單元形成更大的單元，便于微反應器以“數增放大”的方式，來對生產規模進行調節。微反應器由于內部的微結構使其具有極大的比表面積，可達攪拌釜比表面積的幾百倍甚至上千倍。微反應器有著極好的傳熱和傳質能力，可以實現物料的瞬間均勻混合和高效的傳熱，因此許多在常規反應器中無法實現的反應都可以微反應器中實現。

微反應器又可分為氣固相催化微反應器、液液相微反應器、氣液相微反應器和氣液固三相催化微反應器等。

1.氣固相催化微反應器

由于微反應器的特點適合于氣固相催化反應，迄今為止微反應器的研究主要集中于氣固相催化反應，因而氣固相催化微反應器的種類最多。最簡單的氣固相催化微反應器莫過于壁面固定有催化劑的微通道。復雜的氣固相催化微反應器一般都耦合了混合、換熱、傳感和分離等某一功能或多項功能。運用最廣的甲苯氣-固催化氧化。

2.液液相反應器

到目前為止，與氣固相催化微反應器相比較，液相微反應器的種類非常少。液液相反應的一個關鍵影響因素是充分混合，因而液液相微反應器或者與微混合器耦合在一起，或者本身就是一個微混合器。專為液液相反應而設計的與微混合器等其他功能單元耦合在一起的微反應器案例為數不多。主要有BASF設計的維生素前體合成微反應器和麻省理工學院設計的用于完成Dushman化學反應的微反應器。

兩者分別代表了兩種典型的液相混合方式，前者采用靜態混合方式，即將流體反復分割合并以縮短擴散路徑，而后者采用流體動力學集中方法，即多個進料微通道呈扇形分布，集中匯入一個狹窄的微通道，通過液體的擴散作用迅速混合。

3.氣液相微反應器

一類是氣液分別從兩根微通道匯流進一根微通道，整個結構呈T 字形。由于在氣液兩相液中，流體的流動狀態與泡罩塔類似，隨著氣體和液體的流速變化出現了氣泡流、節涌流、環狀流和噴射流等典型的流型，這一類氣液相微反應器被稱做微泡罩塔。

另一類是沉降膜式微反應器，液相自上而下呈膜狀流動，氣液兩相在膜表面充分接觸。氣液反應的速率和轉化率等往往取決于氣液兩相的接觸面積。這兩類氣液相反應器氣液相接觸面積都非常大，其內表面積均接近20000m2/m3，比傳統的氣液相反應器大一個數量級。

4.氣液固三相催化微反應器

氣液固三相反應在化學反應中也比較常見，種類較多，在大多數情況下固體為催化劑，氣體和液體為反應物或產物，美國麻省理工學院發展了一種用于氣液固三相催化反應的微填充床反應器，其結構類似于固定床反應器，在反應室(微通道)中填充了催化劑固定顆粒，氣相和液相被分成若干流股，再經管匯到反應室中混合進行催化反應。

麻省理工學院還嘗試對該微反應器進行“放大”，將10個微填充床反應器并聯在一起，在維持產量不變的情況下，大大減小了微填充床反應器的壓力降。

微反應器優點：

傳質、傳熱效率高，傳質速度快，轉化率和收率高。

比表面積大，具有高效熱交換效率。

降低能耗的同時提高產物選擇性，保持環境清潔，減少化工生產過程中對環境的影響。

快速有效的混合，精準控制反應時間和反應溫度，提高轉化率，避免副反應發生。

采用連續流動反應，反應器中停留的化學品很少，易于控制反應過程，提高反應安全性。

溫度可控，時間可控。

可以實現實驗室到工業生產的直接放大。

微反應器缺點：

由于微反應器結構所限，目前最大的缺點是固體物料無法通過微通道，如果反應中有大量固體生成，微通道極易堵塞，導致生產無法繼續進行。

雖然能放大，但目前生產能力還是較弱。

不是所有反應都適合微反應。如很慢的液固反應，反應無吸放熱現象，傳統工藝選擇性和收率很高的反應。