Микрореакторы и микрореакторные системы для тонкого органического синтеза и прочих химических процессов.
Микрореакторы и микрореакторные системы направлены на дальнейшее повышение интенсификации и безопасности химических процессов и связанной с этим экономической и экологической выгодой для химической промышленности. Благодаря миниатюрным размерам микроструктур микрореакторы способствуют экономии материала при их изготовлении, а также сырья, катализатора и энергии в процессе эксплуатации. Более того, вследствие ускорения тепло- и массопереноса производительность установок с микрореакторами в ряде случаев значительно – на 1-2 порядка выше применяемых в промышленности классических реакторов.
Микрореактор для тонкого органического синтеза иминодиуксусной кислоты
Описание микрореактора:
Микрореактор – устройство, в котором химические реакции имеют место в заключении с типичными боковыми размерами ниже 1 мм; самая типичная форма такого заключения – микроканалы.
Микрореакторы и микрореакторные системы направлены на дальнейшее повышение интенсификации и безопасности химических процессов и связанной с этим экономической и экологической выгодой для химической промышленности.
Химические процессы, как правило, протекают достаточно медленно и не всегда дают высокий выход целевого продукта, поэтому даже небольшая интенсификация таких процессов с применением микрореакционной техники: микрореакторов и микрореакторных систем принесет промышленности огромную выгоду.
Благодаря миниатюрным размерам микроструктур микрореакторы способствуют экономии материала при их изготовлении, а также сырья, катализатора и энергии в процессе эксплуатации. Более того, вследствие ускорения тепло- и массопереноса производительность установок с микрореакторами в ряде случаев значительно выше применяемых в промышленности классических реакторов. Наибольшей интенсификации процессов с использованием микрореакционной техники удается достичь для жидко-фазных реакций или для гетерогенных многофазных систем: в частности, жидкофазные реакции, протекающие на границе раздела фаз, биохимические реакции и реакции осаждения.
Применение компактных микроканальных устройств, например, в малотоннажных производствах продуктов тонкого органического синтеза обеспечивает увеличение удельной производительности на единицу объема реактора на 1- 2 порядка по сравнению с используемым промышленным оборудованием.
Преимущества:
– могут быть легко изготовлены,
– быстрое смешение реагентов: обычно занимает от секунд до микросекунд,
– точный контроль температуры,
– высокие выходы,
– высокая селективность,
– безопасность и экологичность,
– занимают мало места,
– масштабируемость: достаточно увеличить количество микрореакторов в микрореакторной системе,
– экономия сырья и энергии в процессе использования,
– уменьшение размера каналов до субмиллиметровых значений позволяет существенно увеличить эффективность тепло- и массообмена, что, в частности, позволяет проводить каталитические процессы, сопровождающиеся большими удельными значениями выделения или поглощения теплоты,
– конструкция микрореактора способствует протеканию реакции в изотермическом режиме, что во многих случаях может способствовать увеличению селективности и производительности реактора по конечным продуктам,
– малый свободный объем и высокая доступность катализатора для реагентов позволяют существенно уменьшить время контакта реакционной среды с катализатором и тем самым обеспечить эффективное протекание быстрых реакций,
– узкое распределение по времени контакта существенно увеличивает селективность и производительность микрореактора,
– возможность быстрой замены отработанного катализатора путем замены микроканального модуля на новые микроканальные модули,
– возможность проведения процессов со взрывоопасными и/или высокотоксичными реагентами,
– возможность быстрой организации производства необходимого продукта в местах его потребления,
– возможность осуществления уверенного контроля и регулирования работы микрореактора, например, в автономных энергоустановках,
– существенное уменьшение потенциальных техногенных последствий, возникающих вследствие возможных аварий на химическом производстве,
– возможность организации мини-заводов и обеспечения высокой гибкости производства, не зависящей от объема произведенного продукта,
– высокие значения отношения внутренней поверхности, на которой закрепляется катализатор, к объему микрореактора увеличивают эффективность использования катализатора и уменьшают его размеры,
– обеспечение непрерывности процесса,
– высокая производительность за счет уменьшения времени контакта реагентов с катализатором,
– возможность создания компактных мобильных установок непосредственно у потребителя.
– снижение рисков техногенных последствий при проведении процессов со взрывоопасными и высокотоксичными продуктами,
– позволяют проводить многостадийный синтез в одной установке в проточном режиме,
– обеспечивают высокую гибкость производства, независимо от объема произведенного продукта.
Устройство:
Микрореакторы имеют следующее устройство:
– состоят из серии мелких каналов (10 – 1000 микрон),
– материал, из которого изготавливаются: нержавеющая сталь, пластик, силикон, стекло, а также пенометаллы – никель, медь и др., которые также могут служить носителями для катализаторов,
– используют самые простые устройства подачи реагентов – насосы,
– легко изготавливаются,
– разборная конструкция,
– возможность многократной сборки-разборки.
Технические характеристики:
| Характеристики: | Значение: |
| Количество потоков жидкости, шт | 2* |
| Количество потоков газов, шт | 1* |
| Время контакта, мин | 0,2-20 |
| Размер каналов, мм | высота 0,1-1,0 ширина 0,1-1,0 |
| Рабочий объем микроканалов | до 9 см3 и более |
| Материал микрореакторов | нержавеющая сталь, полимерные материалы, стекло |
| Управление системой | компьютер |
| Рабочая температура | до 500 0С |
| Рабочее давление | до 25 бар |
| * может быть увеличено по требованию заказчика | |
Микрореактор для тонкого органического синтеза иминодиуксусной кислоты (ИДУК):
Тестирование работы микрореактора проводили с использованием микроканальных пластин изготовленных из пеномеди и содержащих катализатор Сu/ZrO2. Объем микроканальных пластин равнялся 35см3. Суммарный объем каналов, составил 7 см3.
Процесс синтеза иминодиуксусной кислоты проводили в микрореакторе при температуре 1600С и давлении 15 бар. Результаты испытаний показали, что при скорости входного потока реагентов 0,2 мл/мин конверсия диэтаноламина составила 88%. При этом выходная смесь содержала иминодиуксусную кислоту в концентрации 65%.
Удельная производительность синтезе иминодиуксусной кислоты, рассчитанная на объем реакционной зоны (объем МК пластин) составляет 4,38 (г/(час×см3).
Микрореактор универсальный:
На фото изображен универсальный микрореактор с микроканальными пластинами с катализатором.
Примеры прочих микрореакторов:
– топливные микрореакторы,
– микрореакторы для получения водорода,
– фотокаталитические микрореакторы.
Микрореакторные системы:
На основе микрореакторов создаются микрореакторные системы, которые состоят, как правило, из силового блока, блока охлаждения, блока регулирования давления, микроканального реактора, блока подачи газов и блока подачи жидкости.
тонкий органический синтез
тонкий органический синтез завод
тонкий органический синтез долгопрудный
технологии тонкого органического синтеза
микрореакторы российского
фотонный микрореактор
завод тонкого органического синтеза долгопрудный
любовь киви минскер микрореактор лозанна
долгопрудненский химический завод тонкого органического синтеза
евстигнеева тонкий органический синтез
полезная модель кедик микрореакторы
микрореакторы российского производства