Co to jest mikroreaktor?

Mikroreaktor jest bardzo małą skalą urządzeniem, w którym mogą mieć miejsce reakcje chemiczne.Zazwyczaj ma mniej niż cal (2,54 cm) długości i szerokości i być może mniej niż jedną szesnastą cala (1,56 mm) grubości, chociaż wymiary różnią się.Zwykle będzie miał rurki wejściowe i wyjściowe, z małymi kanałami lub komorami w środku, w których zachodzą reakcje.Zwykle reagenty i produkt są płynami i mdash;ciecze lub gazy i mdash;które można wprowadzić przy użyciu małych pomp lub elektroosmozy.Od 2011 r. Mikroreaktory są używane wyłącznie do celów eksperymentalnych i prototypowych, ale istnieje prawdziwa perspektywa zastosowania ich w dużej liczbie do masowej produkcji przydatnych chemikaliów.

Urządzenie jest zwykle konstruowane przez trawienie maleńkich kanałów na odpowiedni materiał w In WystawionyPodobny sposób do produkcji zintegrowanych obwodów.Można je wykonać z płytek krzemowych, szkła, metalu lub materiałów ceramicznych.Kanały mogą nie być szersze niż ludzkie włosy.Trawienie może być wykonywane za pomocą lasera, wyładowania elektrycznego lub środków chemicznych.Często mikroreaktor wykonuje się z dwóch wytrawionych płytek w kanapkach.

Mikroreaktory oferują pewne znaczące zalety w bardziej tradycyjnych, większej skali reakcji chemicznych.Wysoki stosunek powierzchni do objętości umożliwia reakcje szybsze i często w niższej temperaturze niż jest to możliwe w większych skalach.Można bezpiecznie przeprowadzić wysoce egzotermiczne reakcje, które zwykle byłyby potencjalnie niebezpieczne lub szkodliwe dla sprzętu;Wszelkie wytwarzane ciepło szybko rozprasza się ze względu na znacznie mniejsze objętości reagentów.Niepowodzenie w niektórych części tradycyjnej rośliny chemicznej może spowodować uwolnienie dużych ilości niebezpiecznych chemikaliów lub całkowicie zamknięta produkcja.Natomiast na roślinę składającą się z dużej gamy mikoreaktorów nie miałaby znacząco wpływu awaria jednej części.

Zazwyczaj mikroreaktory działają z ciągłym przepływem reagentów.Chociaż szybkość wyjścia z poszczególnych mikroreaktorów jest oczywiście bardzo mała, można go jednak uznać za niewielką fabrykę.Istnieje potencjał do wykorzystania bardzo dużej liczby masowo produkowanych mikroaktorów ułożonych razem w celu zapewnienia produktów na ekonomicznie opłacalną skalę, a badane jest szereg możliwości.

Zastosowanie mikroreaktorów w syntezie organicznej jest jednym z bardzo obiecującego obszaru.Oferują szybkie mieszanie reagentów, szybkie czasy reakcji, zwiększone plony i bezpieczne obchodzenie się z toksycznymi i wybuchowymi związkami.Produkcja laboratoryjna do poziomu na poziomie przemysłowym nie wymaga żadnych zmian w procedurach w celu osiągnięcia optymalnych plonów i mdash;Byłoby to po prostu kwestia dodania większej liczby jednostek mikroreaktorów.

Kolejnym potencjalnym zastosowaniem komercyjnym jest produkcja biodiesla, alternatywa dla paliw kopalnych.Obecne metody produkcji wymagają mieszania głównych surowców, oleju roślinnego i metanolu z katalizatorem i pozostawionym na kilka godzin, aby zakończyć reakcję.W mikroreaktorze biodiesla reakcja jest prawie natychmiastowa i ponownie skalowanie procesu w celu uzyskania przydatnych ilości po prostu wymagałoby połączenia dużej liczby mikroaktorów.

Istnieje jednak szereg problemów, które należy rozwiązać, aby osiągnąć ekonomicznyProdukcja chemikaliów na dużą skalę przy użyciu mikroreaktorów.Jednym z nich jest efekt ściany: reagenty i produkty mają tendencję do przylegania do ścian komory reakcyjnej.Jest to ogólnie nieznaczne w przypadku tradycyjnej produkcji chemicznej przy użyciu dużych naczyń reakcyjnych, ale na mikro-skali można utracić znaczną część potencjalnej wydajności.Innym problemem jest to, że trudno jest wykonywać reakcje obejmujące substancje stałe, jako reagenty, albo jako produkty, w mikroreaktorze, ponieważ mają tendencję do zatykania kanałów.