Hva er en mikroreaktor?

En mikroreaktor er en veldig liten enhet der kjemiske reaksjoner kan finne sted.Vanligvis måler den mindre enn 2,54 cm) i lengde og bredde og kanskje mindre enn en sekstende av en tomme (1,56 mm) i tykkelse, selv om dimensjoner varierer.Det vil normalt ha inngangs- og utgangsrør, med bittesmå kanaler eller kamre inne, der reaksjonene finner sted.Vanligvis er reaktantene og produktet væsker og mdash;væsker eller gasser og mdash;som kan introduseres ved hjelp av bittesmå pumper eller elektro-osmose.Fra 2011 brukes mikroreaktorer bare til eksperimentelle og prototyping, men det er et reelt utsikter til å bruke dem i stort antall for masseproduksjon av nyttige kjemikalier.

Enheten er normalt konstruert ved å etse bittesmå kanaler på et passende materiale ien lignende måte å fremstille integrerte kretsløp.De kan lages av silisiumskiver, glass, metall eller keramiske materialer.Kanalene er kanskje ikke bredere enn menneskehår.Etsingen kan utføres ved laser, elektrisk utladning eller med kjemiske midler.Ofte er mikroreaktoren laget av to etsede plater klemt sammen.

mikroreaktorer gir noen betydelige fordeler i forhold til mer tradisjonelle, større skala midler til å utføre kjemiske reaksjoner.Det høye forholdet mellom overflateareal-til-volum gjør det mulig for reaksjoner å fortsette raskere og ofte ved en lavere temperatur enn det som er mulig i større skalaer.Svært eksotermiske reaksjoner som normalt vil være potensielt farlige eller skadelige for utstyr, kan utføres trygt;Eventuelle varme som genereres forsvinner raskt på grunn av de mye mindre volumene av reaktanter.En svikt i en del av et tradisjonelt kjemisk anlegg kan føre til frigjøring av store mengder farlige kjemikalier eller fullstendig legge ned produksjonen.I kontrast ville en plante bestående av et stort utvalg av mikroreaktorer ikke bli vesentlig påvirket av svikt i en del.

Vanligvis fungerer mikroreaktorer med en kontinuerlig strøm av reaktanter.Selv om ytelseshastigheten fra en individuell mikroreaktor åpenbart er veldig liten, kan den likevel betraktes som en bitteliten fabrikk.Det er potensialet til å bruke et veldig stort antall masseproduserte mikroreaktorer som er stablet sammen for å gi produkter i økonomisk levedyktig skala, og en rekke muligheter er under utredning.

Bruk av mikroreaktorer i organisk syntese er et veldig lovende område.De tilbyr rask blanding av reaktanter, raske reaksjonstider, økte utbytter og sikker håndtering av giftige og eksplosive forbindelser.Skalingen fra laboratorium til industrielt nivåproduksjon innebærer ingen endring i prosedyrene for å oppnå optimale utbytter og mdash;Det vil ganske enkelt være et spørsmål om å legge til flere mikroreaktorenheter.

En annen potensiell kommersiell bruk er i produksjonen av biodiesel, et alternativ til fossilt brensel.Gjeldende produksjonsmetoder krever at de viktigste råvarene, vegetabilsk olje og metanol, blir blandet med en katalysator og blir liggende i flere timer for å fullføre reaksjonen.I en biodieselmikroreaktor er reaksjonen nesten øyeblikkelig, og igjen, å skalere prosessen opp for å produsere nyttige mengder, vil ganske enkelt innebære å kombinere et stort antall mikroreaktorer.

Det er imidlertid en rekke problemer som må overvinnes for å oppnå økonomiskStorskala produksjon av kjemikalier ved bruk av mikroreaktorer.En av disse er veggeffekten: reaktanter og produkter har en tendens til å feste seg til veggene i reaksjonskammeret.Dette er generelt ubetydelig for tradisjonell kjemisk produksjon ved bruk av store reaksjonskar, men på mikroskala kan en betydelig andel av det potensielle utbyttet gå tapt.Et annet problem er at det er vanskelig å utføre reaksjoner som involverer faste stoffer, enten som reaktanter eller som produkter, i en mikroreaktor som de har en tendens til å tette opp kanalene.