การคัดเลือกไมโครรีแอคเตอร์

เครื่องปฏิกรณ์แบบไมโครรีแอคเตอร์ไหลต่อเนื่องเป็นอุปกรณ์ปฏิกิริยาที่ทำงานแบบต่อเนื่อง ซึ่งสามารถให้การถ่ายเทมวลสารและพลังงานความร้อนอย่างมีประสิทธิภาพรวมถึงความปลอดภัยในตัวเองผ่านการออกแบบช่องทางการไหลที่แคบ เนื่องจากมีการอัพเดตและพัฒนาเทคโนโลยีในช่วงไม่กี่ปีที่ผ่านมา และได้รับแรงผลักดันจากรัฐบาล จึงทำให้กลายเป็นเทคโนโลยีที่ได้รับความสนใจอย่างมากทั่วโลก ความสามารถในการถ่ายเทมวลสารและพลังงานความร้อนที่สูงของไมโครรีแอคเตอร์ ทำให้มันสามารถแทนที่เครื่องปฏิกรณ์ที่ใช้อยู่ในปัจจุบันได้ประมาณ 30% และสามารถลดเวลาในการเกิดปฏิกิริยา รวมถึงเพิ่มผลผลิตจากการเกิดปฏิกิริยาได้อย่างชัดเจน ปฏิกิริยาที่ใช้เวลานานและมีความเสี่ยงสูง เช่น ปฏิกิริยานิทรีฟิเคชัน (nitrification) และปฏิกิริยา diazotization ในเครื่องปฏิกรณ์แบบดั้งเดิม จำเป็นต้องเปลี่ยนมาใช้ไมโครรีแอคเตอร์โดยด่วน การออกแบบช่องทางการไหลระดับไมโครเมตร (micrometer) ไม่เพียงแต่ช่วยให้การถ่ายเทมวลสารและพลังงานความร้อนมีประสิทธิภาพ แต่ยังช่วยสร้างความปลอดภัยในตัวเองของปฏิกิริยา โดยปริมาณของเหลวที่เครื่องปฏิกรณ์หนึ่งเครื่องสามารถรองรับได้มีขนาดเพียงไม่กี่ลิตรเท่านั้น ดังนั้นในกระบวนการผลิตจริง เราจะเลือกรุ่นที่เหมาะสมตามความต้องการของเราอย่างไร? YHChem จะพาคุณไปดูขั้นตอนการปรับแต่งระบบไมโครรีแอคเตอร์

ขั้นตอนแรกคือช่วงการวิจัย ในช่วงนี้ YHChem จะมีการสื่อสารกับลูกค้าเกี่ยวกับข้อมูลและเทคโนโลยีเพื่อดำเนินการทดสอบความเป็นไปได้ หลังจากนั้นจะเข้าสู่ขั้นตอนการพัฒนา โดยอ้างอิงผลการทดสอบความเป็นไปได้ กระบวนการจะถูกปรับปรุงให้มีประสิทธิภาพมากขึ้น และออกแบบเครื่องปฏิกิริยา (reactor) ในระหว่างกระบวนการออกแบบ ข้อมูลต่าง ๆ เช่น ประเภทของปฏิกิริยา สารตั้งต้น และผลิตภัณฑ์ เป็นปัจจัยสำคัญในการเลือกไมโครรีแอคเตอร์ ขั้นตอนสุดท้ายคือช่วงการผลิต หลังจากการทดลองเดินเครื่องแล้วเสร็จ ข้อมูลทั้งหมดสามารถตอบสนองมาตรฐานที่กำหนดไว้ YHChem จะส่งมอบโครงการแบบครบวงจร (turnkey project) ให้กับลูกค้า พร้อมดำเนินการฝึกอบรมและบริการหลังการขายให้เรียบร้อย

ขั้นตอนที่สำคัญที่สุดคือช่วงการพัฒนา ในช่วงนี้ ทีมเทคนิคของ YHChem จะดำเนินการเลือกและออกแบบไมโครรีแอคเตอร์โดยอ้างอิงจากเงื่อนไขต่าง ๆ ของกระบวนการผลิต:

1. วัสดุของอุปกรณ์:

• ความต้านทานการกัดกร่อน: วัสดุฮาสเตลลอย (Hastelloy) เหมาะสำหรับปฏิกิริยาที่มีกรด/ด่างแรง ระบบตัวทำละลายอินทรีย์สามารถใช้สแตนเลสเหล็กกล้าชนิด 316L ได้
• การส่งผ่านแสง: ปฏิกิริยาทางเคมีจากแสงต้องใช้อุปกรณ์แก้วชนิด optical glass (เช่น ควอตซ์) หรือพลาสติกฟลูออรีน (เช่น PFA)

การนำความร้อน: วัสดุโลหะเหมาะสำหรับปฏิกิริยาที่ปล่อยความร้อนมาก ในขณะที่วัสดุไม่ใช่โลหะ (เช่น ซิลิคอนคาร์ไบด์) จะถูกนำมาใช้ในสถานการณ์ที่ต้องการการป้องกันความร้อน

2. ขนาดช่องทาง:

• ระดับไมครอน (10 ถึง 100 μm): มีพื้นที่ผิวเฉพาะสูง การถ่ายเทมวลสารและพลังงานมีประสิทธิภาพสูง เหมาะสำหรับปฏิกิริยาที่รวดเร็ว เช่น การสังเคราะห์อนุภาคขนาดนาโน อย่างไรก็ตาม มีแรงต้านการไหลสูง และเสี่ยงต่อการอุดตันสูง
• ระดับไมโครเมตรย่อย (100-500 μm): มีสมดุลระหว่างประสิทธิภาพและการไหล เหมาะสำหรับปฏิกิริยาแบบของเหลว-ของเหลว homogenous/heterogeneous (เช่น ปฏิกิริยาไนเตรชันบางส่วน ซัลโฟเนชัน ฯลฯ) โดยต้องควบคุมขนาดอนุภาคให้มีขนาดเล็กกว่าหนึ่งในสามของเส้นผ่านศูนย์กลางภายในของช่องทาง
• ระดับมิลลิเมตร (>500 μm): มีแรงต้านการไหลต่ำ เหมาะสำหรับระบบที่มีของแข็ง แต่ประสิทธิภาพการถ่ายโอนมวลจะลดลง และจำเป็นต้องเพิ่มโครงสร้างการผสมแบบสถิตเพื่อชดเชย

3. รูปร่างของช่องทาง:

• ช่องทางไหลรูปหัวใจ: ในระหว่างการไหล วัสดุจะถูกแบ่งและจัดเรียงใหม่อย่างต่อเนื่อง สามารถทำให้เกิดการแพร่แบบชั้นได้อย่างมีประสิทธิภาพ และเหมาะกับปฏิกิริยาที่รวดเร็ว เช่น ไนเตรชัน ซัลโฟเนชัน และพอลิเมอไรเซชัน เป็นต้น
• ช่องทางรูปสี่เหลี่ยมขนมเปียกปูน: สามารถเพิ่มความรุนแรงของการไหลแบบปั่นป่วน เหมาะสำหรับวัสดุที่มีความหนืดสูง
• ช่องทางรูป T/Y: เหมาะสำหรับปฏิกิริยาการเตรียมอนุภาคขนาดนาโนที่มีการตกตะกอนเกิดขึ้น

4. วิธีการปิดผนึก:

• ซีล (Seals): มีหลากหลายชนิดของวัสดุ เช่น ยางฟลูออรีน (fluororubber), อีเทอร์เปอร์ฟลูออรีน (perfluoroether) และวัสดุคอมโพสิตกราไฟต์ เป็นต้น จำเป็นต้องเลือกอย่างระมัดระวังตามสภาพแวดล้อมที่เกิดการกัดกร่อน อุณหภูมิ ความดัน เป็นต้น

การปิดผนึกแบบบูรณาการ: การเผาที่ไม่ใช้แรงดัน การขึ้นรูปเป็นชิ้นเดียว เหมาะสำหรับปฏิกิริยาที่มีแรงดันสูง กัดกร่อนสูง หรือความบริสุทธิ์สูง

ทั้งหมดข้างต้นคือขั้นตอนสำคัญบางส่วนในกระบวนการเลือกไมโครรีแอคเตอร์ เราหวังว่าข้อมูลที่แบ่งปันนี้จะเป็นประโยชน์แก่คุณ หากคุณมีคำถามอื่น ๆ เพิ่มเติมเกี่ยวกับการเลือกไมโครรีแอคเตอร์ โปรดติดต่อทีมเทคนิคของ YHChem โดยไม่ละอายใจ เราจะมอบบริการที่จริงใจที่สุดให้แก่คุณ