Мікрореактор або мікроструктурований реактор або мікроканальний реактор

Коротка інструкція з технології мікрореакторів

Технологія мікрореакторів — це нова технологія, головним чином інтенсифікація процесів для досягнення екологічного хімічного синтезу, особливо для приготування тонких хімікатів, таких як хімікати, пестициди, ліки, мікро- та наноматеріали. Мікрореакторна технологія — це мікрохімічна технологія, яка виникла в 1990-х роках. Це не просто скорочення існуючого реактора, а одна з нових комплексних систем, яка об’єднує різні елементи, такі як технологія матеріалів, технологія мікровиробництва, технологія датчиків і технологія керування. Мікрореактор — це новий тип мініатюрного трубопровідного реактора безперервної дії зі структурними каналами мікронного масштабу в якості ядра для здійснення реакції, змішування, розділення та інших функцій. «Мікро» мікроканального реактора не відноситься до малого розміру мікрореакторного пристрою або малого виходу продукту, а скоріше означає, що рідинні канали мають мікрометровий або міліметровий масштаб. Процес мікрореакції відноситься до процесу реакційної системи, створеного цими пристроями. Систему мікрореакцій також називають мікрохімічною системою, яка є мікросистемою для хімічного процесу. Проектування та розробка мікрохімічної системи базується на ідеї мініатюризації хімічного обладнання без зниження технологічної потужності обладнання, шляхом посилення швидкості та керованості процесів потоку, змішування та перенесення в системі, часу завершення реакція та розділення скорочуються, зменшують застій матеріалів у процесі, зменшують утворення побічних продуктів, для реалізації екологічного, безпечного та ефективного хімічного процесу. Мікрореакторна технологія стала одним із важливих напрямків розвитку в галузі інтенсифікації хімічних процесів, що широко використовується в галузі медицини, пестицидів, продуктів тонкої хімії та проміжного синтезу.

Мікрореактор або мікроструктурований реактор або мікроканальний реактор — це пристрій, у якому хімічні реакції відбуваються в обмеженому просторі з типовими бічними розмірами менше 1 мм; найбільш типовою формою такого утримання є мікроканали. Мікрореактори вивчаються в області техніки мікропроцесів разом з іншими пристроями (такими як мікротеплообмінники), в яких відбуваються фізичні процеси. Мікрореактори включають мікрофабриковані структури, які дозволяють виконувати хімію потоку в мікронному масштабі. Мікрореактор зазвичай є проточним реактором безперервної дії (на відміну від/до реактора періодичної дії). Мікрореактори пропонують багато переваг перед звичайними масштабними реакторами, включаючи значні покращення в енергоефективності, швидкості реакції та виході, безпеці, надійності, масштабованості, виробництві на місці/на вимогу та набагато точнішому ступені контролю процесу.

Технічна характеристика мікрореактора

• Велика питома поверхня та хороший теплообмін------Завдяки мікроструктурі всередині мікрореактора його питома поверхня дуже велика, яка може в сотні чи навіть тисячі разів перевищувати питому поверхню посудини для перемішування. , має хорошу тепло- та масообмінну здатність. Коефіцієнт теплообміну зазвичай становить принаймні 25 кВт·м − 2K − 1, що може забезпечити миттєве рівномірне змішування та ефективну теплопередачу матеріалів.
• Висока ефективність масообміну та швидка швидкість реакції-------Мікроканальний реактор може містити багато мікроканалів, а газ і рідкі рідини в мікроканалах можуть проходити зі швидкістю від 10-4 до 10-6м/с, процес реакції змішування рідин може реалізувати миттєву та рівномірну реакцію змішування матеріалів і зробити реакцію звичайних хімічних реакцій. Час скорочується з годин - десятків годин до секунд - хвилин і досягається висока продуктивність.
• Точне керування температурою реакції та часом для покращення виходу-------Чудові характеристики теплопередачі мікрореактора дозволяють точно контролювати температуру реакції в певному діапазоні, що має велике значення для деяких реакцій із проміжними продуктами та термічно нестабільними продукти тонкої хімії. Реагенти безперервно протікають у мікроканальному реакторі. Час перебування сировини в умовах реакції можна точно контролювати. Після досягнення оптимального часу реакції вона негайно переходить до наступної стадії або реакція припиняється, що може ефективно усунути побічні продукти, що утворюються завдяки тривалому часу реакції, і підвищити вихід.
• Менша здатність утримувати рідину, безпечніша та екологічніша для безперервного виробництва-------Завдяки хорошій теплопередачі мікрореактора температура реакції не накопичуватиметься надмірно та точно контролюється в певному діапазоні, що може зменшити потенційний ризик вибуху. Мікрореактори зазвичай працюють безперервно, кількість реагентів у мікрореакторі дуже мала. Це дозволяє подальшу обробку нестабільних проміжних продуктів і дозволяє уникнути типових затримок обробки партій. Час перебування в нестабільному реакційному середовищі дуже короткий і не розкладається, навіть якщо проміжний або кінцевий продукт реакції є токсичними та шкідливими речовинами. Крім того, оскільки кількість продуктів, що утворюються за одиницю часу, невелика, а час перебування короткий, шкідливість кількість нещасних випадків, пов’язаних з безпекою, значно зменшується. Багато інтенсивних екзотермічних реакцій, які не можуть бути реалізовані в періодичному процесі, але можуть бути реалізовані в мікрореакторах, навіть ключові реакції, такі як нітрифікація, можна безпечно проводити при високій температурі.
• Хоча мікрореактор може синтезувати хімічні речовини лише в невеликих кількостях, масштабування до промислових обсягів є просто процесом збільшення кількості мікрореакторів. Навпаки, пакетні процеси дуже часто добре працюють у лабораторії, але зазнають невдачі на рівні дослідно-серійного виробництва.
• Технологія мікрореактора також може гнучко збільшувати або зменшувати кількість модулів мікрореактора в системі відповідно до змін ринку, щоб реалізувати своєчасне, на місці та індивідуальне виробництво.
• Технологія мікрообробки може бути використана для інтеграції мікрозмішування, мікрореакції, мікротеплообміну, мікророзділення, мікроаналізу та інших блокових операцій і відповідності мікродатчиків, мікроклапанів та інших пристроїв у платформу або навіть контрольний чіп для реалізації платформи або багатофункціональної роботи на основі чіпа, щоб забезпечити моніторинг у реальному часі та інтелектуальне керування системою мікрореакцій, покращити швидкість реакції та одночасно заощадити вартість реакції.

Тип реакцій, придатний для мікрореакторів

Поки що багатоцільовий мікрореактор все ще обмежений гомогенною реакцією, і певною мірою він обмежений реакцією газ-рідина та рідина-рідина. Згідно зі статистичними даними, близько 30 відсотків тонких хімічних реакцій можна проводити в мікрореакторах для підвищення виходу, селективності або безпеки. Переваги мікрореактора в основному відображаються в наступних типах реакцій:

• Бурхливі екзотермічні реакції-------Для бурхливих екзотермічних реакцій звичайний реакторний процес зазвичай використовує метод поступового додавання по краплях або періодичного додавання. Незважаючи на це, все одно буде локальний перегрів і утворюватиметься певна кількість побічних продуктів. Завдяки хорошим характеристикам теплопередачі мікрореактора температуру реакції можна точно контролювати, локальний перегрів можна усунути, а також можна значно покращити вихід продукту та селективність.
• Реакція з нестабільними реагентами або продуктами------Деякі реагенти або продукти дуже нестабільні та розкладаються та зменшують вихід продуктів після часу перебування. Система мікрореактора є системою безперервного потоку, і час перебування реакції можна точно контролювати. Таким чином, можна уникнути розкладання через нестабільність реагентів або продуктів у звичайному реакторі.
• Швидка реакція з суворими вимогами до співвідношення реагентів------Деякі реакції мають суворі вимоги до співвідношення реагентів, і надлишок одного з реагентів спричинить побічні реакції, такі як реакції, що вимагають монозаміщення. утворюються двозаміщені та тризаміщені продукти. Система мікрореактора може миттєво досягти однорідного змішування, що дозволяє уникнути проблеми локального надлишку кожного реагенту та звести до мінімуму побічні продукти.
• Небезпечні хімічні реакції та реакції високої температури та високого тиску------Деякі хімічні реакції, які легко вийти з-під контролю, коли вони вийдуть з-під контролю, призведуть до різкого підвищення температури та тиску реакції, а реагенти навіть вибухнуть. Оскільки реакційне тепло можна швидко експортувати, а мікрореактор є реакцією безперервного потоку, кількість онлайн-хімічних речовин дуже мала, тому безпека реакції гарантується в мікрореакторах.

Звичайно, не всі реакції підходять для мікрореакторних систем, наприклад, дуже повільні реакції рідина-тверда речовина, реакції без екзотермічних та ендотермічних явищ і традиційні процеси вже мають високу селективність і реакції виходу.

Підводні камені застосування мікрореакторів

• Хоча існують реактори, створені для роботи з частинками, мікрореактори, як правило, погано переносять частинки, часто засмічуються. Ряд дослідників визнали засмічення найбільшою перешкодою для мікрореакторів [8], які широко визнаються як вигідна альтернатива реакторам періодичної дії.
• Механічне перекачування може створити пульсуючий потік, що може бути незручним. Багато роботи було присвячено розробці насосів з низькою пульсацією. Рішення безперервного потоку - це електроосмотичний потік (EOF).
• Корозія створює більшу проблему в мікрореакторах, оскільки співвідношення площі до об’єму є високим. Деградація на кілька мкм може залишитися непоміченою в звичайних посудинах. Оскільки типові внутрішні розміри каналів мають однаковий порядок величини, характеристики можуть бути суттєво змінені.
• Хоча систему мікрореакторів можна розширити до промислових обсягів шляхом збільшення кількості мікрореакторів і знизити вартість, але обробна здатність системи мікрореакцій також значно обмежена. У той час як кількість мікрореакторів значно збільшується, складність системи моніторингу та контролю мікрореакцій також значно збільшується, інвестиції та експлуатаційні витрати для фактичного виробництва також значно збільшуються.

Додатки

FAQ

 

Популярні Мітки: мікрореактор або мікроструктурований реактор або мікроканальний реактор, постачальники, виробники, завод, опт, купити