В традиционной химической промышленности уже давно доминируют пакетные реакторы. Однако по мере того, как требования к эффективности реакции, безопасности, избирательности и устойчивости продолжают расти, присущие им недостатки, такие как медленная теплопередача, трудности с усилением и множество побочных продуктов, становятся все более заметными. На этом фоне появились микромобильные реакторы, которые стали одной из революционных технологий в области химической инженерии и синтетической химии за последние два десятилетия. Миниатюрный проточный реактор представляет собой реактор непрерывного тока, обычно размером 10 - 500 микрон, который обеспечивает эффективное регулирование химических реакций путем точного управления потоком, смешиванием и временем пребывания реактора в микроканале. Это не только значительно повышает управляемость и воспроизводимость реакции, но и обеспечивает безопасный и жизнеспособный путь для традиционных « неуправляемых» химических преобразований, таких как высокая степень риска, высокая теплоотдача и быстрая реакция. Сегодня эта технология широко используется в таких областях, как исследования и разработки лекарств, тонкая химическая промышленность, синтез материалов и энергетический катализ, и известна как « основная платформа для химического производства следующего поколения».

В основе микро - проточного реактора лежит « эффект микроразмера» - фундаментальные изменения в физическом поведении жидкостного канала, когда его размеры уменьшаются до микронного уровня:

Отношение площади поверхности к объему (до 10000 - 50000 м² / м³), намного превосходящее традиционный реактор (обычно < 100 м² / м³), что значительно повышает эффективность передачи тепла и массы;

2, ламинарное доминирующее состояние потока, низкое число Renault, стабильная форма потока, может быть реализовано путем проектирования геометрической структуры канала (например, T - тип, Y - тип, змеевик, спираль) для достижения миллисекундного смешивания;

Точное управление временем пребывания, регулируя скорость потока и объем реактора, может контролировать время реакции на уровне секунды или даже миллисекунды, избегая чрезмерной реакции или образования побочных продуктов.

Микрореактор состоит из следующих компонентов:

Микроканальный чип или модуль: Материал включает в себя нержавеющую сталь, сплав Харли, стекло, кремний, полифторэтилен (PTFE) или керамику, выбранную в соответствии с требованиями к прочности, коррозионной стойкости и прозрачности;

Прецизионные насосные системы: например, инъекционные насосы, диафрагменные насосы или насосы HPLC, обеспечивающие стабильную, неипульсирующую подачу жидкости;

3, блок управления температурой: интегрированный модуль нагрева / охлаждения (например, масляная ванна, электрическая обогревательная втулка, элемент Peltier) для достижения контроля температуры в пределах ±1°C;

Онлайновые системы обнаружения и управления: подключаемые UV, IR, Raman или масс - спектрометрия для мониторинга в реальном времени и регулировки параметров с помощью обратной связи.

Технические преимущества

Управление процессом и воспроизводимость

Условия реакции (температура, концентрация, время пребывания) очень однородны и могут быть точно установлены, разница между партиями минимальна, особенно подходит для производства фармацевтических промежуточных веществ в соответствии с GMP.

2. Существенная безопасность

Небольшой объем реакции (обычно < 10 мл) значительно снижает запасы опасных веществ; Высокоэффективная теплоотводящая способность позволяет безопасно обрабатывать сильные тепловые реакции (например, нитрацию, реакцию Герца, азирование); Закрытые системы предотвращают утечку токсичных газов.

Повышение эффективности реагирования и избирательности

Быстрое смешивание ингибирования побочных реакций, точный контроль температуры, чтобы избежать горячих точек, часто может увеличить производительность 10 - 30% и уменьшить шаги очистки.

Легко увеличивать и интегрировать

Используя стратегию « числового возрастающего усиления» (Numbering - up), то есть параллельное несколько идентичных реакционных блоков, а не традиционное « масштабированное усилие», избегая эффекта усиления и сокращая время от лаборатории до индустриализации.

5. Поддержка зеленой химии

Сокращение использования растворителей, снижение энергопотребления, повышение атомной экономики, в соответствии с концепцией устойчивого развития.

Миниатюрный мобильный реактор - это не только новый тип реакторного оборудования, но и представляет собой философию химического производства, которая переходит от « массового мышления» к « процедурному мышлению». Он превращает химические реакции из « операции с черным ящиком» в « визуализированный, поддающийся количественной оценке и регулируемый » сложный процесс, обеспечивая совершенно новый путь для решения проблем безопасности, эффективности и охраны окружающей среды в традиционной химической промышленности.