Valg af mikroreaktorer

Den kontinuerlige flow-mikroreaktor er en kontinuerlig reaktionsenhed, som opnår effektiv masse- og varmeoverførsel samt indre sikkerhed gennem en smal kanaldesign. På grund af de teknologiske opdateringer og udvikling i løbet af de seneste år og statens drivkraft er den blevet en stærkt efterspurgt teknologi globalt. De højeffektive masse- og varmeoverførselskapaciteter hos mikroreaktorer gør det muligt for dem at erstatte cirka 30 % af de reaktorer, der i øjeblikket anvendes i produktionen, og samtidig kan de markant forkorte reaktionstiden og øge reaktionsudbyttet. Reaktioner såsom nitrering og diazotisering, som tager lang tid og medfører høj risiko i traditionelle reaktorer, har akut behov for at blive erstattet af mikroreaktorer. Den særlige kanaldesign på mikrometer-niveau sikrer ikke kun effektiv masse- og varmeoverførsel, men opnår også reaktionens indre sikkerhed med en væskemængde på blot nogle få liter per enkeltreaktor. Så hvordan vælger man i praksis modellen baseret på egne behov? YHChem vil tage dig med til at se på mikroreaktorsystemets tilpasningsproces.

Den første fase er forskningsfasen. I denne fase vil YHChem kommunikere med kunden om information og teknologi for at gennemføre egnethedstesten. Derefter kommer udviklingsfasen. Udfra egnethedstesten optimeres processen, og reaktoren designes. I designprocessen er informationer som reaktionstype, reaktanter og produkter nøglen til valg af mikroreaktoren. Den sidste fase er produktionsfasen. Når prøvedrift er afsluttet, er alle data opfyldt standarderne. YHChem vil levere turnkey-projektet til kunden og gennemføre relevant træning samt eftersalgsservice.

Den vigtigste fase blandt dem er udviklingsfasen. I denne fase vil YHChems tekniske team gennemføre valg og design af mikroreaktoren baseret på de forskellige betingelser i processen:

1. Udstyrs materiale:

• Korrosionsbestandighed: Hastelloy foretrækkes til stærke syre/base-reaktioner. Organiske opløsningsmidlssystemer kan bruge rustfrit stål 316L;
• Gennemsigtighed for lys: Fotokemiske reaktioner kræver optisk glas (kvarts) eller fluoropolymerer (såsom PFA);

Varmeledningsevne: Metalmaterialer er egnet til stærkt eksoterme reaktioner, mens ikke-metalliske materialer (såsom siliciumcarbid) anvendes i isoleringsscenarier;

2. Kanalstørrelse:

• Mikronniveau (10 til 100 μm): Har et stort specifikt overfladeareal, høj masse- og varmetransfereffektivitet og er egnet til hurtige reaktioner såsom nanopartikelsyntese. Dog med høj strømningsmodstand og en stor risiko for tilstopping.
• Submillimeterniveau (100-500 μm): Balancerer effektivitet og flux, egnet til væske-væske homogene/heterogene reaktioner (såsom delvis nitrering, sulfonering osv.), og partikelstørrelsen skal kontrolleres, så den er mindre end en tredjedel af kanalens indvendige diameter.
• Millimeter-niveau (>500 μm): Det har lav strømningsmodstand og er egnet til systemer med faste stoffer (såsom katalytisk hydrogenation osv.), men masstransfereffektiviteten falder, og der skal tilføjes en statisk blandestruktur som kompensation.

3. Kanalform:

• Hjerteformede kanaler: Under strømningsprocessen deles materialet gentagne gange og omorganiseres, hvilket kan opnå effektiv laminar diffusion og især egnede til hurtige reaktioner såsom nitrering, sulfonering og polymerisation.
• Rombeformet kanal: Den kan forstærke væskens turbulensintensitet og er egnet til materialer med høj viskositet.
• T/Y-kanal: Egnet til fremstillingsreaktioner af nanopartikler, hvor der dannes præcipitation.

4. Afskærmningsmetode:

• Afskærmninger: Der findes forskellige materialer såsom fluororubber, perfluoroæter og grafitkompositmaterialer. Omhyggelig valg skal foretages ud fra korrosionsbetingelser i miljøet, temperatur, tryk osv.

Integreret tætning: Tryk-fri sintering, enstykks-molding, egnet til højtryks-, stærkt ætsende eller højrenhedsreaktioner.

Ovenstående er nogle vigtige trin i udvælgelsesprocessen for mikroreaktorer. Vi håber, at vores deling kan være til hjælp for dig. Hvis du har spørgsmål vedrørende valg, er du naturligvis altid velkomment til at kontakte YHChem's tekniske team. Vi vil give dig den mest oprigtige service.