Wat is een microreactor?

Een microreactor is een zeer kleinschalig apparaat waarin chemische reacties kunnen plaatsvinden.Meestal meet het minder dan inch (2,54 cm) lang en breedte en misschien minder dan een zestiende inch (1,56 mm) dik, hoewel afmetingen variëren.Normaal gesproken heeft het invoer- en uitgangsbuizen, met kleine kanalen of kamers erin, waarin de reacties plaatsvinden.Gewoonlijk zijn de reactanten en het product vloeistoffen mdash;vloeistoffen of gassen mdash;die kan worden geïntroduceerd met behulp van kleine pompen of elektro-osmose.Vanaf 2011 worden microreactoren alleen gebruikt voor experimentele en prototyping -doeleinden, maar er is een reëel vooruitzicht om ze in grote aantallen te gebruiken voor de massaproductie van nuttige chemicaliën.

Het apparaat wordt normaal geconstrueerd door kleine kanalen te etsen op een geschikt materiaal ineen vergelijkbare manier als de productie van geïntegreerde circuits.Ze kunnen worden gemaakt van siliciumwafels, glas, metaal of keramische materialen.De kanalen zijn mogelijk niet breder dan een menselijk haar.Het etsen kan worden uitgevoerd door laser, elektrische afvoer of door chemische middelen.Met de hoge oppervlakte-area-volume verhouding kunnen reacties sneller en vaak bij een lagere temperatuur doorgaan dan mogelijk op grotere schalen.Zeer exotherme reacties die normaal gesproken potentieel gevaarlijk of schadelijk zijn voor apparatuur, kunnen veilig worden uitgevoerd;Alle warmte gegenereerd verdwijnen snel vanwege de veel kleinere volumes reactanten.Een mislukking in een deel van een traditionele chemische fabriek kan leiden tot het vrijgeven van grote hoeveelheden gevaarlijke chemicaliën of het volledig afsluiten van de productie.Daarentegen zou een plant bestaande uit een grote reeks microreactoren niet significant worden beïnvloed door het falen van één deel.

Meestal werken microreactoren met een continue stroom van reactanten.Hoewel de outputsnelheid van een individuele microreactor duidelijk erg klein is, kan het toch als een kleine fabriek worden beschouwd.Er is het potentieel om een zeer groot aantal massa geproduceerde microreactoren te gebruiken die samen zijn gestapeld om producten op een economisch levensvatbare schaal te bieden, en een aantal mogelijkheden worden onderzocht.

Het gebruik van microreactoren in de organische synthese is een veelbelovend gebied.Ze bieden een snelle mengen van reactanten, snelle reactietijden, verhoogde opbrengsten en veilige behandeling van giftige en explosieve verbindingen.Het opschalen van laboratorium naar industriële productieproductie omvat geen enkele wijziging in de procedures om optimale opbrengsten mdash te bereiken;Het zou gewoon een kwestie zijn van het toevoegen van meer microreactor -eenheden.

Een ander potentieel commercieel gebruik is bij de productie van biodiesel, een alternatief voor fossiele brandstoffen.Huidige productiemethoden vereisen dat de belangrijkste grondstoffen, plantaardige olie en methanol worden gemengd met een katalysator en enkele uren worden achtergelaten om de reactie te voltooien.In een biodiesel -microreactor is de reactie bijna onmiddellijk en opnieuw, het opschalen van het proces om bruikbare hoeveelheden te produceren zou eenvoudigweg inhouden dat een groot aantal microreactoren wordt gecombineerd.Grootschalige productie van chemicaliën met behulp van microreactoren.Een daarvan is het wandeffect: reactanten en producten hebben de neiging om aan de wanden van de reactiekamer vast te houden.Dit is over het algemeen onbeduidend voor traditionele chemische productie met behulp van grote reactievaten, maar op de microschaal kan een aanzienlijk deel van de potentiële opbrengst verloren gaan.Een ander probleem is dat het moeilijk is om reacties uit te voeren met vaste stoffen, hetzij als reactanten of als producten, in een microreactor omdat ze de neiging hebben de kanalen te verstoppen.