Mikroreaktorien valinta

Jatkuvatoiminen mikroreaktori on jatkuvatoiminen reaktorilaite, joka saavuttaa tehokkaan massan- ja lämmönsiirron sekä sisäisen turvallisuuden kapean virtauskanavan suunnittelulla. Teknologisten päivitysten ja kehityksen vuoksi viime vuosina ja valtion tuella se on muodostunut maailmanlaajuisesti huomattavaksi uudeksi teknologiaksi. Mikroreaktorien erittäin tehokas massan- ja lämmönsiirtokyky mahdollistaa noin 30 %:n nykyisin tuotannossa käytettävien reaktoreiden korvaamisen ja reaktioajan merkittävän lyhentämisen sekä reaktiotuoton lisäämisen. Pitkään kestävät ja suurta riskiä sisältävät reaktiot, kuten nitrifiointi ja diazotointi, perinteisissä reaktoreissa vaativat ehdottomasti siirtymistä mikroreaktoreihin. Erityinen mikrometrin tarkkuinen virtauskanavasuunnittelu takaa paitsi tehokkaan massan- ja lämmönsiirron myös reaktion sisäisen turvallisuuden, sillä yhden reaktorin nestemäärän tilavuus voi olla vain muutamia litroja. Tuotannossa on siis tärkeää valita oikea malli omien tarpeiden mukaan. YHChem esittelee mikroreaktorijärjestelmän räätälöintiprosessin.

Ensimmäinen vaihe on tutkimusvaihe. Tässä vaiheessa YHChem kommunikoi asiakkaan kanssa saadakseen tietoa ja teknologiaa toteuttaakseen käyttökelpoisuustestin. Tämän jälkeen tulee kehitysvaihe. Käyttökelpoisuustestin perusteella prosessia optimoidaan ja reaktori suunnitellaan. Suunnitteluvaiheessa reaktiotyyppi, lähtöaineet ja reaktiotuotteet ovat avaimia mikroreaktorin valinnassa. Viimeinen vaihe on tuotantovaihe. Käynnistyskokeen jälkeen kaikki tiedot täyttävät standardit. YHChem toimittaa asiakkaalle avainvalmisprojektin ja järjestää siihen liittyvän koulutuksen sekä myyntipalvelun.

Tärkein näistä vaiheista on kehitysvaihe. Tässä vaiheessa YHChemin tekninen tiimi valitsee ja suunnittelee mikroreaktorin erilaisten prosessiehtojen perusteella:

1. Laitteen materiaali:

• Korrosiokestävyys: Hastelloy on suositeltavaa vahvojen happojen/emästen reaktioihin. Orgaanisten liuotinjärjestelmien yhteydessä voidaan käyttää 316L-ruostumattomaa terästä.
• Valonläpäisevyys: Valokemiallisissa reaktioissa tarvitaan optista lasia (kvartsi) tai fluoripolymeerejä (kuten PFA);

Lämpöjohtavuus: Metallimateriaalit soveltuvat vahvasti eksotermisiin reaktioihin, kun taas ei-metallimateriaaleja (kuten rautahiiltä) käytetään eristyssovelluksissa.

2. Kanavan koko:

• Mikron taso (10–100 μm): Suuri ominaispinta-ala, korkea massansiirtotehokkuus ja lämmönsiirtonopeus, sopii nopeisiin reaktioihin kuten nanopartikkelien synteesiin. Sen sijaan seurauksena on suuri virtausvastus ja tukkeutumisriski.
• Alle millimetrin taso (100–500 μm): Tasapainottaa tehokkuutta ja vuota, sopii nestenä nestemäisten homogeenisten/heterogeenisten reaktioiden (kuten osittaistyppitys, sulfonointi jne.) yhteyteen, ja partikkelikoon tulisi olla hallittu siten, että se on alle kanavan sisähalkaisijan kolmannes.
• Millimetrin taso (>500 μm): Siinä on matala virtausvastus ja se soveltuu kiintoainepitoisiin järjestelmiin (kuten katalyyttinen hydrogenerointi yms.), mutta massansiirton tehokkuus laskee, ja staattisen sekoitusrakenteen kompensointi täytyy lisätä.

3. Kanavan muoto:

• Sydänsuon kanavat: Virtausta kuljettaessa materiaali jaetaan ja järjestetään uudelleen toistuvasti, mikä mahdollistaa tehokkaan kerrosdiffuusion ja sopii paremmin nopeisiin reaktioihin, kuten nitroinnit, sulfonoinnit ja polymeroinnit.
• Neliskulmainen kanava: Se vahvistaa nesteen turbulenssin intensiteettiä ja soveltuu korkeaviskositeettisille materiaaleille.
• T/Y-kanava: Soveltuu nanopartikkelien valmistusreaktioihin, joissa muodostuu saostumia.

4. Tiivistysmenetelmä:

• Tiivisteet: Niitä on eri materiaaleista, kuten fluorikumi, perfluorieteri ja grafiittiyhdistelmät. Materiaalien huolellinen valinta on tehtävä sen mukaan, mitä ympäristön syövyttäviä olosuhteita, lämpötilaa, painetta ym. esiintyy.

Integroitu tiiviste: Painetta käyttämätön sintraus, yhdestä kappaleesta muovattu, sopii korkeapaineisiin, voimakkaasti syövyttäviin tai korkeanpuhtaisiin reaktioihin.

Yllä olevat ovat joitain tärkeitä vaiheita mikroreaktorien valintaprosessissa. Toivottavasti jaksemme auttaa sinua. Jos sinulla on muita kysymyksiä valinnasta, ota vapaasti yhteyttä YHChem-yrityksen tekniseen tiimiin. Tarjoamme sinulle vilpittömimmän palvelun.