Auswahl an Mikroreaktoren

Der kontinuierliche Durchfluss-Mikroreaktor ist eine kontinuierliche Reaktionsvorrichtung, die durch ein enges Strömungskanaldesign einen effizienten Stoff- und Wärmeaustausch sowie intrinsische Sicherheit erreicht. Aufgrund technologischer Updates und Entwicklungen in den letzten Jahren sowie staatlicher Impulse hat er sich weltweit zu einer stark nachgefragten Schlüsseltechnologie entwickelt. Die hochgradig effizienten Stoff- und Wärmeübertragungsmöglichkeiten von Mikroreaktoren ermöglichen es, etwa 30 % der derzeit in Produktionsprozessen verwendeten Reaktoren zu ersetzen, die Reaktionsdauer deutlich zu verkürzen und die Ausbeute zu erhöhen. Reaktionen wie Nitrierung und Diazotierung, die in herkömmlichen Reaktoren viel Zeit beanspruchen und mit hohen Risiken verbunden sind, müssen dringend auf Mikroreaktoren umgestellt werden. Das spezielle Mikrokanal-Strömungsdesign gewährleistet nicht nur einen effizienten Stoff- und Wärmeaustausch, sondern ermöglicht auch die intrinsische Sicherheit der Reaktion mit einem Flüssigkeitsvolumen von lediglich wenigen Litern pro Reaktor. Daher stellt sich in der praktischen Produktion die Frage: Wie sollten wir basierend auf unseren eigenen Anforderungen das passende Modell auswählen? YHChem zeigt Ihnen gerne den Anpassungsprozess des Mikroreaktor-Systems.

Die erste Phase ist die Forschungsphase. In dieser Phase wird YHChem mit dem Kunden bezüglich Informationen und Technologie kommunizieren, um den Machbarkeitstest abzuschließen. Danach folgt die Entwicklungsphase. Basierend auf dem Machbarkeitstest wird der Prozess optimiert und der Reaktor konstruiert. Während des Designprozesses sind Informationen wie Reaktionstyp, Reaktanten und Produkte entscheidend für die Auswahl des Mikroreaktors. Die letzte Phase ist die Produktionsphase. Nach der Inbetriebnahme wurden alle Daten den Standards entsprechend erreicht. YHChem wird anschließend das Schlüsselfertig-Projekt an den Kunden übergeben und die relevanten Schulungen sowie den After-Sales-Service abschließen.

Die wichtigste Phase ist dabei die Entwicklungsphase. In dieser Phase wird das technische Team von YHChem basierend auf verschiedenen Prozessbedingungen die Auswahl und Konstruktion des Mikroreaktors durchführen:

1. Gerätematerial:

• Korrosionsbeständigkeit: Hastelloy wird für starke Säure/Laugen-Reaktionen bevorzugt. Organische Lösungsmittelsysteme können 316L-Edelstahl verwenden.
• Lichtdurchlässigkeit: Photochemische Reaktionen erfordern optisches Glas (Quarz) oder Fluorpolymere (wie PFA);

Wärmeleitfähigkeit: Metallische Materialien eignen sich für stark exotherme Reaktionen, während nichtmetallische Materialien (wie Siliziumkarbid) in isolierenden Anwendungen verwendet werden.

2. Kanalgröße:

• Mikroebene (10 bis 100 μm): Verfügt über eine große spezifische Oberfläche, hohe Stoff- und Wärmeübertragungseffizienz und eignet sich für schnelle Reaktionen wie die Nanopartikelsynthese. Allerdings ist der Strömungswiderstand hoch und das Verstopfungsrisiko groß.
• Submillimeter-Ebene (100–500 μm): Durch eine ausgewogene Effizienz und Durchflussmenge eignet sie sich für flüssig-flüssige homogene/heterogene Reaktionen (wie partielle Nitrierung, Sulfonierung usw.), wobei die Partikelgröße kleiner als ein Drittel des Innendurchmessers des Kanals gehalten werden muss.
• Millimeter-Ebene (>500 μm): Es weist einen geringen Strömungswiderstand auf und eignet sich für systeme mit Feststoffanteilen (wie z. B. katalytische Hydrierung usw.), jedoch sinkt die Stoffübergabeffizienz, weshalb eine Kompensation durch statische Mischstrukturen hinzugefügt werden muss.

3. Kanalform:

• Herzförmige Strömungskanäle: Während des Strömungsvorgangs wird das Material wiederholt geteilt und neu zusammengesetzt, wodurch eine effiziente laminare Diffusion erreicht wird. Diese sind besonders geeignet für schnelle Reaktionen wie Nitrierung, Sulfonierung und Polymerisation.
• Rhombenförmiger Kanal: Er kann die Turbulenzintensität der Flüssigkeit verstärken und ist für hochviskose Materialien geeignet.
• T/Y-Kanal: Eignet sich für Reaktionsvorbereitungen von Nanopartikeln, bei denen Niederschläge entstehen.

4. Verschlussmethode:

• Dichtungen: Es gibt verschiedene Materialien wie Fluorkautschuk, Perfluorether und Graphit-Verbundmaterialien. Die Auswahl muss sorgfältig anhand von Umweltkorrosionsbedingungen, Temperatur, Druck usw. erfolgen.

Integrierte Dichtung: Drucklose Sinterung, Einzelstück-Formgebung, geeignet für Hochdruck-, stark korrosive oder hochreine Reaktionen.

Oben sind einige wichtige Schritte im Auswahlprozess von Mikroreaktoren aufgeführt. Wir hoffen, dass unsere Tipps Ihnen hilfreich sein können. Falls Sie weitere Fragen zur Auswahl haben, zögern Sie nicht, das technische Team von YHChem zu kontaktieren. Wir bieten Ihnen den besten und aufrichtigsten Service.