microreactor คืออะไร?

microreactor เป็นอุปกรณ์ขนาดเล็กมากซึ่งสามารถเกิดปฏิกิริยาทางเคมีได้โดยทั่วไปแล้วมันมีความยาวและความกว้างน้อยกว่านิ้ว (2.54 ซม.) น้อยกว่าและอาจน้อยกว่าหนึ่งในสิบหกของนิ้ว (1.56 มม.) ในความหนาแม้ว่าขนาดจะแตกต่างกันไปโดยปกติแล้วจะมีหลอดอินพุตและเอาต์พุตโดยมีช่องทางเล็ก ๆ หรือห้องภายในซึ่งเกิดปฏิกิริยาโดยปกติแล้วสารตั้งต้นและผลิตภัณฑ์จะเป็นของเหลว mdash;ของเหลวหรือก๊าซ mdash;ซึ่งอาจมีการแนะนำโดยใช้ปั๊มเล็ก ๆ หรือ electro-osmosisในปี 2554 มีการใช้เครื่องปฏิกรณ์ไมโครเพื่อการทดลองและการสร้างต้นแบบเท่านั้น แต่มีความคาดหวังอย่างแท้จริงในการใช้มันเป็นจำนวนมากสำหรับการผลิตสารเคมีที่มีประโยชน์

โดยปกติอุปกรณ์จะถูกสร้างขึ้นโดยการแกะช่องเล็ก ๆ ลงบนวัสดุที่เหมาะสมวิธีเดียวกันกับการผลิตวงจรรวมพวกเขาสามารถทำจากเวเฟอร์ซิลิกอนแก้วโลหะหรือวัสดุเซรามิกช่องอาจไม่กว้างกว่าเส้นผมของมนุษย์การแกะสลักอาจดำเนินการโดยเลเซอร์การปล่อยไฟฟ้าหรือโดยวิธีการทางเคมีบ่อยครั้งที่ microreactor ทำจากแผ่นจารึกสองแผ่นที่คั่นกลางเข้าด้วยกัน

microreactors มีข้อได้เปรียบที่สำคัญกว่าแบบดั้งเดิมที่มีขนาดใหญ่กว่าในการทำปฏิกิริยาเคมีอัตราส่วนพื้นผิวที่สูงต่อปริมาณพื้นผิวช่วยให้ปฏิกิริยาสามารถดำเนินการได้เร็วขึ้นและมักจะอยู่ที่อุณหภูมิที่ต่ำกว่าที่เป็นไปได้ในระดับที่ใหญ่กว่าปฏิกิริยาคายความร้อนสูงซึ่งโดยปกติอาจเป็นอันตรายหรือสร้างความเสียหายต่ออุปกรณ์สามารถดำเนินการได้อย่างปลอดภัยความร้อนใด ๆ ที่เกิดขึ้นจะกระจายไปอย่างรวดเร็วเนื่องจากสารตั้งต้นที่มีปริมาณน้อยกว่ามากความล้มเหลวในบางส่วนของโรงงานเคมีแบบดั้งเดิมอาจส่งผลให้มีการปล่อยสารเคมีอันตรายจำนวนมากหรือปิดการผลิตอย่างสมบูรณ์ในทางตรงกันข้ามพืชที่ประกอบด้วยเครื่องปฏิกรณ์ขนาดใหญ่จำนวนมากจะไม่ได้รับผลกระทบอย่างมีนัยสำคัญจากความล้มเหลวของส่วนหนึ่ง

โดยปกติแล้ว microreactors จะทำงานด้วยการไหลอย่างต่อเนื่องของสารตั้งต้นแม้ว่าอัตราการส่งออกจาก microreactor แต่ละตัวนั้นมีขนาดเล็กมาก แต่ก็สามารถถือได้ว่าเป็นโรงงานเล็ก ๆมีศักยภาพในการใช้ microreactors ที่ผลิตขึ้นมาจำนวนมากเรียงซ้อนกันเพื่อจัดหาผลิตภัณฑ์ในระดับที่มีศักยภาพทางเศรษฐกิจและความเป็นไปได้จำนวนมากอยู่ภายใต้การตรวจสอบ

การใช้ microreactors ในการสังเคราะห์อินทรีย์เป็นพื้นที่ที่มีแนวโน้มมากพวกเขาเสนอการผสมอย่างรวดเร็วของสารตั้งต้นเวลาตอบสนองที่รวดเร็วเพิ่มผลผลิตและการจัดการที่ปลอดภัยของสารพิษและสารประกอบระเบิดการปรับขนาดจากห้องปฏิบัติการไปจนถึงการผลิตระดับอุตสาหกรรมไม่เกี่ยวข้องกับการเปลี่ยนแปลงขั้นตอนใด ๆ เพื่อให้ได้ผลผลิตที่ดีที่สุด mdash;มันเป็นเรื่องของการเพิ่มหน่วย microreactor มากขึ้น

การใช้งานเชิงพาณิชย์ที่อาจเกิดขึ้นอีกอย่างหนึ่งคือการผลิตไบโอดีเซลทางเลือกแทนเชื้อเพลิงฟอสซิลวิธีการผลิตในปัจจุบันต้องใช้วัตถุดิบหลักน้ำมันพืชและเมทานอลเพื่อผสมกับตัวเร่งปฏิกิริยาและทิ้งไว้เป็นเวลาหลายชั่วโมงเพื่อให้ปฏิกิริยาเสร็จสมบูรณ์ในเครื่องปฏิกรณ์ชีวภาพไบโอดีเซลปฏิกิริยาเกือบจะทันทีและอีกครั้งการปรับกระบวนการขึ้นเพื่อผลิตปริมาณที่มีประโยชน์จะเกี่ยวข้องกับการรวม microreactors จำนวนมาก

มีปัญหาจำนวนมากที่ต้องเอาชนะเพื่อให้ได้ประหยัดการผลิตสารเคมีขนาดใหญ่โดยใช้ microreactorsหนึ่งในนั้นคือเอฟเฟกต์ผนัง: สารตั้งต้นและผลิตภัณฑ์มีแนวโน้มที่จะยึดติดกับผนังของห้องปฏิกิริยาโดยทั่วไปจะไม่มีนัยสำคัญสำหรับการผลิตสารเคมีแบบดั้งเดิมโดยใช้ภาชนะปฏิกิริยาขนาดใหญ่ แต่ในระดับไมโครสัดส่วนที่สำคัญของผลผลิตที่อาจเกิดขึ้นอาจหายไปปัญหาอีกประการหนึ่งคือมันยากที่จะทำปฏิกิริยาที่เกี่ยวข้องกับของแข็งไม่ว่าจะเป็นสารตั้งต้นหรือเป็นผลิตภัณฑ์ใน micreareactor เนื่องจากมีแนวโน้มที่จะอุดตันช่องทาง