Приложение на технологията за непрекъснат поток и микрореактори в индустрията на новите материали

I. Технологични предимства и стойност за индустрията

Технологията за непрекъснат поток и микрореакторите, като революционни иновации в областта на химическото машиностроение, променят моделите за разработка и производство на новите материали с техните високoefficientни масови и топлови преходи, прецизния контрол на процеса и вградената безопасност. Микрометровият дизайн на каналите на YHChem YMC микрореактори предоставя специфична площ 10–100 пъти по-голяма от традиционните реактори за партийно производство, което значително подобрява скоростта на реакцията и изборността. Например, при синтеза на биобазирани материали микрореакторите повишават улогата на FDCA (2,5-фурандикарбоксилова киселина) над 90% чрез интензивно турбулентно смесване и хетерогенен катализ, като същевременно намаляват разтворителното потребление с 50%. Повече от това, технологията за непрекъснат поток позволява лесно мащабиране от лабораторни проби до промишлено производство (10 000+ тона/година) чрез модуларен дизайн и системи за онлайн мониторинг, което значително съкращава циклите на разработка на нови продукти.

II. Основни приложни сценарии и случаи от практиката

• Синтеза на биобазирани материали
  Чрез точен контрол на условията за реакция между газ, течност и твърдо вещество, микрореакторите на YHChem решават предизвикателствата, свързани с деактивацията на катализатора и образуването на побочни продукти в традиционните процеси. Това позволява производство с голяма капацитетна мащаб на FDCA и PEF (полиефир 2,5-фурандикарбоксилат) с чистота над 99,5%, приложима в специалните инженерни пластмаси и упаковките за електронни полупроводници. Подобно на това, непрекъснатият системен поток на Университета Пърдю оптимизира реакцията на Хофман през фотохимични микрореактори, намалява съдържанието на замеси от 5% до 0,5% и подпомага производството на fotosensitivни материали.
• Разработка на високопроизводителни полимери
  УФ-засичащи гъвкави винилови резини, синтезирани в микрореактори, избягват гелацията чрез контрол на температурния градиент (колебание ±1°C), постигайки 98% светопропусканост за висококачествени покрития и материали за 3D печат. При синтезата на мономери от ПИ (полиимида) технологията за непрекъснат поток повишава ефективността на подготовк приготвянето с 40% и намалява разходите с 30% чрез катализъм в фиксирано ложе и непрекъсната десолвация.
• Наноматериали и електронни химикали
  Микрофлуидиката на капковата микроструктура позволява точна синтеза на нанокатализатори. Нанокатализаторите на компанията имат стандартно отклонение на размера на частиците <2 нм и цикличен ресурс от 300 часа, приложени във високочисти електронни етируващи течности. За синтезата на предшественици на въглеродните влакна процесите в непрекъснат поток постигат точен контрол върху молекулното теглово разпределение чрез многоетапни микросмесители, увеличавайки прочуството с 25%.
• Зелени енергийни материали
  Екипът от Университета Цинхуа разработи нови материал за електродите на литиево-ионните батерии, използвайки фотокаталитичната технология на YHChem за непрекъснат поток. Чрез контролиране на размера на наночастиците (50±5 нм) чрез равномерно осадяване в микроканали, продължителността на жизнен цикъл на батерията надминава 2000 цикъла. Микрореакторите също намалят съдържанието на платина в катализаторите на водородните горивни елементи до 0,1 мг/см² чрез суперкритична флуидна технология, което намалява разходите до 1/5 от традиционните методи.

III. Промишленни предизвикателства и решенията на YHChem

Въпреки предимствата на технологията за непрекъснат поток, прилагането ѝ в индустрията на новите материали среща препятствия като високи разходи за оборудване и риск от забиване в твърдото-текущестно системи. Микрореакторите за непрекъснат поток на YHChem решават тези предизвикателства с:

• Интелигентна интеграция : прецизен процесен контрол базиран на PID, реално време за мониторинг на много модули и многоуровнев координиран контрол, за да се оптимизира разпределението на времето на пребиваване и да се стабилизираще реакционните условия.
• Канали с дисков поток : Динамичните дискови микрореактори на YHChem разполагат с уникален дизайн на вътрешния път на потока, който генерира високоскоростен стрижен поток, позволяващ ефективен преместване на маса/тепло при обработка на газ-текучест-твърди реакции с нискосъдържанието твърди суспензии.
• Модулен дизайн и индустриални системи на коловоз : Устройствата за лабораторни мащаби предлагат персонализирани модули, докато индустриалните системи, монтираните на коловоз, автоматизират целия процес, намалявайки заетото място с 90% в сравнение с традиционните реактори за партийно производство.

IV. Заключение

Технологията за непрекъснат поток и микрореакторите подпомагат новата индустрия на материалите към постигане на висока ефективност, устойчивост и персонализация. От производство на биобазирани материали с ниска цена до синтеза на нанокатализатори с висока прецизност, техният приложим потенциал охваща ключови области като електрониката, енергията и защитата на околната среда. С продължаващите технологични напредъци и индустриалното сътрудничество, очаква се технологията за непрекъснат поток да доминира над 50% от основните процеси на новите материали до 2030 г.