Mikroreaktor eller mikrostrukturert reaktor eller mikrokanalreaktor

Kort instruksjon om mikroreaktorteknologi

Mikroreaktorteknologi er en ny teknologi hovedsakelig gjennom prosessintensivering for å oppnå grønn kjemisk syntese, spesielt for fremstilling av finkjemikalier som kjemikalier, plantevernmidler, medisiner, mikromaterialer og nanomaterialer. Mikroreaktorteknologi er en mikrokjemisk teknologi som dukket opp på 1990-tallet. Det er ikke en enkel reduksjon av den eksisterende reaktoren, men et av de nye omfattende systemene som integrerer ulike elementer som materialteknologi, mikrofabrikasjonsteknologi, sensorteknologi og kontrollteknologi. Microreactor er en ny type miniatyrisert kontinuerlig strømningsrørledningsreaktor med mikronskala strukturelle kanaler som kjernen for å realisere reaksjon, blanding, separasjon og annen funksjon. "Mikroen" til en mikrokanalreaktor refererer ikke til den lille størrelsen på mikroreaktoranordningen eller det lille produktutbyttet, men snarere til å bety at fluidkanalene er på mikrometer- eller millimeterskalaen. Mikroreaksjonsprosessen refererer til reaksjonssystemprosessen konstruert av disse enhetene. Mikroreaksjonssystemet kalles også det mikrokjemiske systemet, som er et mikrosystem for den kjemiske prosessen. Utformingen og utviklingen av det mikrokjemiske systemet er basert på ideen om å miniatyrisere kjemisk utstyr uten å redusere prosesseringskapasiteten til utstyret, ved å styrke hastigheten og kontrollerbarheten til strømnings-, blandings- og overføringsprosessene i systemet, fullføringstiden for reaksjon og separasjon forkortes, redusere stagnasjonen av materialer i prosessen, redusere dannelsen av biprodukter, for å realisere den grønne, sikre og effektive kjemiske prosessen. Mikroreaktorteknologi har blitt en av de viktige utviklingsretningene innen kjemisk prosessintensivering som er mye brukt innen medisin, plantevernmidler, fine kjemiske produkter og mellomsyntese.

En mikroreaktor eller mikrostrukturert reaktor eller mikrokanalreaktor er en enhet der kjemiske reaksjoner finner sted i en inneslutning med typiske sidedimensjoner under 1 mm; den mest typiske formen for slik innesperring er mikrokanaler. Mikroreaktorer studeres innen mikroprosessteknikk, sammen med andre enheter (som mikrovarmevekslere) der fysiske prosesser forekommer. Mikroreaktorer involverer mikrofabrikerte strukturer for å tillate flytkjemi å utføres i mikronskala. Mikroreaktoren er vanligvis en kontinuerlig strømningsreaktor (kontrast med/til en batchreaktor). Mikroreaktorer tilbyr mange fordeler i forhold til konvensjonelle reaktorer, inkludert enorme forbedringer i energieffektivitet, reaksjonshastighet og utbytte, sikkerhet, pålitelighet, skalerbarhet, produksjon på stedet/på forespørsel og en mye finere grad av prosesskontroll.

Tekniske egenskaper for mikroreaktor

• Stort spesifikt overflateareal og god varmeoverføring------På grunn av mikrostrukturen inne i mikroreaktoren, er dets spesifikke overflateareal veldig stort, som kan være hundrevis eller til og med tusenvis av ganger av det spesifikke overflatearealet til rørekaret. Derfor , den har god varme- og masseoverføringskapasitet. Varmevekslingskoeffisienten er vanligvis minst 25kW m − 2K − 1, noe som kan realisere den umiddelbare jevne blandingen og effektiv varmeoverføring av materialer.
• Høy masseoverføringseffektivitet og rask reaksjonshastighet-------Mikrokanalreaktoren kan inneholde mange mikrokanaler, og gassen og væsken i mikrokanalene kan passere strømning med 10-4 til 10-6m/s, blandingsreaksjonsprosessen av væsker kan realisere den umiddelbare og jevne blandingsreaksjonen av materialer, og gjøre reaksjonen til vanlige kjemiske reaksjoner Tiden reduseres fra timer - titalls timer til sekunder - minutter og høy gjennomstrømning oppnås.
• Nøyaktig kontroll av reaksjonstemperatur og tid for å forbedre utbytte-------De utmerkede varmeoverføringsegenskapene til mikroreaktoren gjør at reaksjonstemperaturen kan kontrolleres nøyaktig innenfor et visst område, noe som er av stor betydning for noen reaksjoner som involverer mellomprodukter og termisk ustabile produkter innen finkjemikalier. Reaktantene strømmer kontinuerlig i mikrokanalreaktoren. Oppholdstiden til råvarene under reaksjonsbetingelsene kan kontrolleres nøyaktig. Når den optimale reaksjonstiden er nådd, overføres den umiddelbart til neste trinn eller reaksjonen avsluttes, noe som effektivt kan eliminere biproduktene som genereres på grunn av den lange reaksjonstiden og forbedre utbyttet.
• Mindre væskeholdekapasitet, sikrere og mer miljøvennlig for kontinuerlig produksjon-------På grunn av den gode varmeoverføringen til mikroreaktoren vil reaksjonstemperaturen ikke akkumuleres for mye og kontrolleres nøyaktig innenfor et visst område, noe som kan redusere den potensielle risikoen av eksplosjon. Mikroreaktorer drives normalt kontinuerlig, mengden reaktanter i mikroreaktoren er svært liten. Dette tillater påfølgende behandling av ustabile mellomprodukter og unngår typiske batch-opparbeidingsforsinkelser. Oppholdstiden til ustabilt reaksjonsmedium er svært kort og vil ikke forfalle, selv om reaksjonsmellom- eller sluttproduktet er giftige og skadelige stoffer. Også fordi mengden av produkter som produseres per tidsenhet er liten og oppholdstiden er kort, er skadeligheten. av sikkerhetsulykker reduseres i betydelig grad. Mange kraftige eksoterme reaksjoner som ikke kan realiseres i batch-prosesser, men som kan realiseres i mikroreaktorer, til og med nøkkelreaksjoner som nitrifikasjon kan utføres trygt ved høy temperatur.
• Selv om en mikroreaktor bare kan syntetisere kjemikalier i små mengder, er oppskalering til industrielle volumer ganske enkelt en prosess for å multiplisere antall mikroreaktorer. Derimot fungerer batchprosesser for ofte godt i laboratoriet, men mislykkes på batchpilotanleggsnivå.
• Mikroreaktorteknologi kan også fleksibelt øke eller redusere antall mikroreaktormoduler i systemet i henhold til markedsendringer, slik at man kan realisere til tiden, på stedet og skreddersydd produksjon.
• Mikroprosesseringsteknologi kan brukes til å integrere mikroblanding, mikroreaksjon, mikrovarmeveksling, mikroseparasjon, mikroanalyse og andre enhetsoperasjoner og matchende mikrosensorer, mikroventiler og andre enheter i en plattform eller til og med en kontrollbrikke for å realisere plattformisering eller brikkebasert multifunksjonell drift, for å oppnå sanntidsovervåking og intelligent kontroll av mikroreaksjonssystemet, forbedre reaksjonshastigheten og samtidig spare reaksjonskostnadene.

Type reaksjoner Egnet for mikroreaktorer

Så langt er flerbruksmikroreaktoren fortsatt begrenset til homogen reaksjon, og til en viss grad er den begrenset til gass-væskefase og væske-væskefasereaksjon. I følge statistikk kan omtrent 30 prosent av fine kjemiske reaksjoner utføres i mikroreaktorer for å forbedre utbyttet, selektiviteten eller sikkerheten. Fordelene med mikroreaktorer gjenspeiles hovedsakelig i følgende typer reaksjoner:

• Voldsomme eksoterme reaksjoner-------For voldsomme eksoterme reaksjoner bruker konvensjonelle reaktorprosesser vanligvis metoden med gradvis dråpevis tilsetning eller batchtilsetning. Likevel vil det fortsatt være lokal overoppheting og en viss mengde biprodukter vil bli produsert. På grunn av mikroreaktorens gode varmeoverføringsegenskaper kan reaksjonstemperaturen kontrolleres nøyaktig, lokal overoppheting kan elimineres, og produktutbytte og selektivitet kan forbedres betydelig.
• Reaksjon med ustabile reaktanter eller produkter------Noen reaktanter eller produkter er svært ustabile og vil dekomponere og redusere utbyttet av produkter etter en oppholdstid. Mikroreaktorsystemet er et system med kontinuerlig strømning, og reaksjonens oppholdstid kan kontrolleres nøyaktig. Derfor kan dekomponering på grunn av ustabiliteten til reaktanter eller produkter i den konvensjonelle reaktoren unngås.
• Rask reaksjon med strenge krav til forholdet mellom reaktanter------Noen reaksjoner har strenge krav til forholdet mellom reaktanter, og et overskudd av en av reaktantene vil forårsake bivirkninger, slik som reaksjoner som krever monosubstitusjon, vil det være to-substituerte og trisubstituerte produkter dannes. Mikroreaktorsystemet kan oppnå homogen blanding øyeblikkelig, noe som unngår problemet med lokalt overskudd av hver reaktant og minimerer biprodukter.
• Farlige kjemiske reaksjoner og høye temperatur- og høytrykksreaksjoner------Noen kjemiske reaksjoner som lett er ute av kontroll, når de først er ute av kontroll, vil føre til at reaksjonstemperaturen og trykket øker kraftig, og reaktantene vil gi jevn eksplosjon. Fordi reaksjonsvarmen raskt kan eksporteres, og mikroreaktoren er en kontinuerlig strømningsreaksjon, er mengden av elektroniske kjemikalier svært liten, så sikkerheten til reaksjonen er garantert i mikroreaktorer.

Selvfølgelig er ikke alle reaksjoner egnet for mikroreaktorsystemer, slik som svært langsomme væske-faste reaksjoner, reaksjoner uten eksoterme og endoterme fenomener og tradisjonelle prosesser har allerede høy selektivitet og utbyttereaksjoner.

Applikasjonsfallgruvene til mikroreaktorer

• Selv om det har vært laget reaktorer for håndtering av partikler, tolererer mikroreaktorer vanligvis ikke partikler godt, ofte tilstopping. Tilstopping har blitt identifisert av en rekke forskere som det største hinderet for at mikroreaktorer[8] blir allment akseptert som et gunstig alternativ til batchreaktorer.
• Mekanisk pumping kan generere en pulserende strømning som kan være ufordelaktig. Mye arbeid har blitt viet til utvikling av pumper med lav pulsering. En kontinuerlig strømningsløsning er elektroosmotisk strømning (EOF).
• Korrosjon skaper et større problem i mikroreaktorer fordi forholdet mellom areal og volum er høyt. Nedbrytning på få µm kan gå ubemerket hen i konvensjonelle kar. Siden typiske indre dimensjoner av kanaler er i samme størrelsesorden, kan egenskapene endres betydelig.
• Selv om mikroreaktorsystem kan skaleres opp til industrielle volumer ved å multiplisere antall mikroreaktorer og kan redusere kostnadene, men prosesseringskapasiteten til mikroreaksjonssystemet er også sterkt begrenset. I løpet av antallet mikroreaktorer økes kraftig, kompleksiteten til mikroreaksjonsovervåking og kontrollsystem økes også kraftig, og investerings- og driftskostnadene for faktisk produksjon økes også kraftig.

applikasjoner

FAQ

 

Populære tags: mikroreaktor eller mikrostrukturert reaktor eller mikrokanalreaktor, leverandører, produsenter, fabrikk, engros, kjøp