Microreactor Atau Micro Structured Reactor Atau Microchannel Reactor

Arahan Ringkas Teknologi Mikroreaktor

Teknologi mikroreaktor ialah teknologi baharu terutamanya melalui pengukuhan proses untuk mencapai sintesis kimia hijau, terutamanya untuk penyediaan bahan kimia halus seperti bahan kimia, racun perosak, ubat-ubatan, bahan mikro dan bahan nano. Teknologi mikroreaktor ialah teknologi mikro-kimia yang muncul pada tahun 1990-an. Ia bukan pengurangan mudah reaktor sedia ada, tetapi salah satu sistem komprehensif baharu yang mengintegrasikan pelbagai elemen seperti teknologi bahan, teknologi fabrikasi mikro, teknologi penderia dan teknologi kawalan. Microreactor ialah sejenis reaktor saluran paip aliran berterusan miniatur baharu dengan saluran struktur berskala mikron sebagai teras untuk merealisasikan tindak balas, pencampuran, pengasingan dan fungsi lain. "mikro" reaktor saluran mikro tidak merujuk kepada saiz kecil peranti mikroreaktor atau hasil produk yang kecil, sebaliknya bermaksud saluran bendalir berada pada skala mikrometer atau milimeter. Proses mikrotindak balas merujuk kepada proses sistem tindak balas yang dibina oleh peranti ini. Sistem mikrotindak balas juga dipanggil sistem mikro-kimia, yang merupakan sistem mikro untuk proses kimia. Reka bentuk dan pembangunan sistem mikrokimia adalah berdasarkan idea mengecilkan peralatan kimia tanpa mengurangkan kapasiti pemprosesan peralatan, dengan mengukuhkan kadar dan kebolehkawalan aliran, proses pencampuran dan pemindahan dalam sistem, masa penyiapan tindak balas dan pengasingan dipendekkan, mengurangkan genangan bahan dalam proses, mengurangkan pembentukan produk sampingan, untuk merealisasikan proses kimia hijau, selamat dan cekap. Teknologi mikroreaktor telah menjadi salah satu hala tuju pembangunan penting dalam bidang intensifikasi proses kimia yang digunakan secara meluas dalam bidang perubatan, racun perosak, produk kimia halus dan sintesis perantaraan.

Reaktor mikro atau reaktor berstruktur mikro atau reaktor saluran mikro ialah peranti di mana tindak balas kimia berlaku dalam kurungan dengan dimensi sisi biasa di bawah 1 mm; bentuk kurungan yang paling tipikal ialah saluran mikro. Mikroreaktor dikaji dalam bidang kejuruteraan proses mikro, bersama-sama dengan peranti lain (seperti penukar haba mikro) di mana proses fizikal berlaku. Mikroreaktor melibatkan struktur mikrofabrikasi untuk membolehkan kimia aliran dilakukan pada skala mikron. Mikroreaktor biasanya merupakan reaktor aliran berterusan (berbeza dengan/kepada reaktor kelompok). Mikroreaktor menawarkan banyak kelebihan berbanding reaktor skala konvensional, termasuk peningkatan besar dalam kecekapan tenaga, kelajuan dan hasil tindak balas, keselamatan, kebolehpercayaan, kebolehskalaan, pengeluaran di tapak/atas permintaan, dan tahap kawalan proses yang lebih halus.

Ciri-ciri Teknikal Mikroreaktor

• Luas permukaan khusus yang besar dan pemindahan haba yang baik------Disebabkan oleh struktur mikro di dalam reaktor mikro, luas permukaan khususnya adalah sangat besar, yang boleh beratus-ratus atau bahkan beribu-ribu kali daripada luas permukaan khusus kapal yang bergolak. Oleh itu , ia mempunyai kapasiti pemindahan haba dan jisim yang baik. Pekali pertukaran haba biasanya sekurang-kurangnya 25kW m − 2K − 1, yang boleh merealisasikan pencampuran seragam serta-merta dan pemindahan haba bahan yang cekap.
• Kecekapan pemindahan jisim yang tinggi dan kelajuan tindak balas yang cepat-------Reaktor saluran mikro boleh mengandungi banyak saluran mikro, dan cecair gas dan cecair dalam saluran mikro boleh mengalirkan aliran dengan 10-4 hingga 10-6m/s, proses tindak balas pencampuran cecair boleh merealisasikan tindak balas pencampuran serta-merta dan seragam bahan, dan membuat tindak balas tindak balas kimia biasa Masa dikurangkan daripada jam - berpuluh-puluh jam kepada saat - minit dan daya pemprosesan yang tinggi dicapai.
• Kawalan tepat suhu tindak balas dan masa untuk meningkatkan hasil-------Ciri pemindahan haba yang sangat baik bagi mikroreaktor membolehkan suhu tindak balas dikawal dengan tepat dalam julat tertentu, yang sangat penting untuk beberapa tindak balas yang melibatkan produk perantaraan dan tidak stabil dari segi haba produk dalam bahan kimia halus. Bahan tindak balas mengalir secara berterusan dalam reaktor saluran mikro Masa tinggal bahan mentah di bawah keadaan tindak balas boleh dikawal dengan tepat. Sebaik sahaja masa tindak balas yang optimum dicapai, ia segera dihantar ke langkah seterusnya atau tindak balas ditamatkan, yang boleh menghapuskan produk sampingan yang dihasilkan dengan berkesan akibat masa tindak balas yang panjang dan meningkatkan hasil.
• Kurang kapasiti pegangan bendalir, lebih selamat dan lebih mesra alam untuk pengeluaran berterusan-------Disebabkan oleh pemindahan haba mikroreaktor yang baik, suhu tindak balas tidak akan terkumpul secara berlebihan dan dikawal dengan tepat dalam julat tertentu, yang boleh mengurangkan potensi risiko letupan. Mikroreaktor biasanya dikendalikan secara berterusan, jumlah bahan tindak balas dalam mikroreaktor adalah sangat kecil. Ini membolehkan pemprosesan seterusnya bagi perantara yang tidak stabil dan mengelakkan kelewatan kerja kelompok biasa. Masa tinggal medium tindak balas yang tidak stabil adalah sangat singkat dan tidak akan reput, walaupun tindak balas perantaraan atau produk akhir adalah bahan toksik dan berbahaya, Juga kerana jumlah produk yang dihasilkan setiap unit masa adalah kecil dan masa tinggal adalah pendek, bahaya kemalangan keselamatan dikurangkan ke tahap yang besar. Banyak tindak balas eksotermik yang kuat yang tidak dapat direalisasikan dalam proses kelompok tetapi boleh direalisasikan dalam mikroreaktor, malah tindak balas utama seperti nitrifikasi boleh dilakukan dengan selamat pada suhu tinggi.
• Walaupun mikroreaktor boleh mensintesis bahan kimia hanya dalam kuantiti yang kecil, skala sehingga volum industri hanyalah proses mendarab bilangan mikroreaktor. Sebaliknya, proses kelompok terlalu kerap berprestasi baik dalam makmal tetapi gagal di peringkat loji perintis kelompok.
• Teknologi mikroreaktor juga boleh secara fleksibel menambah atau mengurangkan bilangan modul mikro-reaktor dalam sistem mengikut perubahan pasaran, untuk merealisasikan pengeluaran tepat pada masanya, di tapak dan dipesan lebih dahulu.
• Teknologi pemprosesan mikro boleh digunakan untuk mengintegrasikan pencampuran mikro, tindak balas mikro, pertukaran haba mikro, pemisahan mikro, analisis mikro dan operasi unit lain dan pemadanan mikro-sensor, injap mikro dan peranti lain ke dalam platform atau bahkan cip kawalan untuk merealisasikan platformisasi Atau operasi pelbagai fungsi berasaskan cip, untuk mencapai pemantauan masa nyata dan kawalan pintar sistem tindak balas mikro, meningkatkan kelajuan tindak balas, dan menjimatkan kos tindak balas pada masa yang sama.

Jenis Tindak Balas Sesuai untuk Mikroreaktor

Setakat ini, mikroreaktor pelbagai guna masih terhad kepada tindak balas homogen, dan pada tahap tertentu, ia terhad kepada fasa gas-cecair dan tindak balas fasa cecair-cecair. Menurut statistik, kira-kira 30 peratus tindak balas kimia halus boleh dilakukan dalam mikroreaktor untuk meningkatkan hasil, selektiviti atau keselamatan. Kelebihan mikroreaktor terutamanya ditunjukkan dalam jenis tindak balas berikut:

• Tindak balas eksotermik ganas-------Untuk tindak balas eksotermik ganas, proses reaktor konvensional biasanya menggunakan kaedah penambahan titis atau penambahan kelompok secara beransur-ansur. Walaupun begitu, masih akan berlaku terlalu panas tempatan dan sejumlah produk sampingan akan dihasilkan. Oleh kerana ciri-ciri pemindahan haba yang baik mikroreaktor, suhu tindak balas boleh dikawal dengan tepat, terlalu panas tempatan boleh dihapuskan, dan boleh meningkatkan hasil dan selektiviti produk dengan ketara.
• Tindak balas dengan bahan tindak balas atau produk tidak stabil------Sesetengah bahan tindak balas atau produk sangat tidak stabil dan akan mengurai serta mengurangkan hasil produk selepas masa tinggal. Sistem mikroreaktor ialah sistem aliran berterusan, dan masa tinggal tindak balas boleh dikawal dengan tepat. Oleh itu, penguraian akibat ketidakstabilan bahan tindak balas atau produk dalam reaktor konvensional boleh dielakkan.
• Tindak balas pantas dengan keperluan ketat pada nisbah bahan tindak balas------Sesetengah tindak balas mempunyai keperluan ketat pada nisbah bahan tindak balas, dan lebihan salah satu bahan tindak balas akan menyebabkan tindak balas sampingan, seperti tindak balas yang memerlukan penggantian mono, akan ada produk digantikan dua dan digantikan tiga terbentuk. Sistem mikroreaktor boleh mencapai pencampuran homogen dengan serta-merta, yang mengelakkan masalah lebihan tempatan setiap bahan tindak balas dan meminimumkan produk sampingan.
• Tindak balas kimia berbahaya dan tindak balas suhu tinggi & tekanan tinggi------Sesetengah tindak balas kimia yang mudah di luar kawalan, apabila di luar kawalan, akan menyebabkan suhu dan tekanan tindak balas meningkat dengan mendadak, bahan tindak balas akan menumbuk walaupun letupan. Oleh kerana haba tindak balas boleh dieksport dengan cepat, dan mikroreaktor adalah tindak balas aliran berterusan, jumlah bahan kimia dalam talian adalah sangat kecil, jadi keselamatan tindak balas terjamin dalam mikroreaktor.

Sudah tentu, tidak semua tindak balas sesuai untuk sistem mikroreaktor, seperti tindak balas cecair-pepejal yang sangat perlahan, tindak balas tanpa fenomena eksotermik dan endotermik dan proses tradisional telah pun mempunyai tindak balas selektiviti dan hasil yang tinggi.

Kesalahan Penggunaan Mikroreaktor

• Walaupun terdapat reaktor yang dibuat untuk mengendalikan zarah, mikroreaktor secara amnya tidak bertolak ansur dengan zarah, selalunya tersumbat. Penyumbatan telah dikenal pasti oleh beberapa penyelidik sebagai halangan terbesar untuk mikroreaktor[8]diterima secara meluas sebagai alternatif yang bermanfaat kepada reaktor kelompok.
• Pengepam mekanikal boleh menghasilkan aliran berdenyut yang boleh merugikan. Banyak kerja telah ditumpukan untuk pembangunan pam dengan denyutan rendah. Penyelesaian aliran berterusan ialah aliran elektroosmotik(EOF).
• Hakisan menimbulkan isu yang lebih besar dalam mikroreaktor kerana nisbah kawasan kepada isipadu adalah tinggi. Degradasi beberapa µm mungkin tidak disedari dalam kapal konvensional. Memandangkan dimensi dalaman biasa saluran berada dalam susunan magnitud yang sama, ciri mungkin diubah dengan ketara.
• Walaupun sistem mikroreaktor boleh meningkat kepada volum industri dengan mendarabkan bilangan mikroreaktor dan boleh mengurangkan kos, tetapi kapasiti pemprosesan sistem mikroreaksi juga sangat terhad. Semasa bilangan mikroreaktor meningkat dengan banyak, kerumitan sistem pemantauan dan kawalan tindak balas mikro juga meningkat dengan banyak, dan kos pelaburan dan operasi untuk pengeluaran sebenar juga meningkat dengan banyak.

Aplikasi

Soalan Lazim

 

Cool tags: mikroreaktor atau reaktor berstruktur mikro atau reaktor saluran mikro, pembekal, pengilang, kilang, borong, beli