Flow Reactorとは？

フローリアクターは、原料を反応容器（通常は一連のチューブ）に追加して、製品を連続的に作成する化学プロセスです。 これは、すべての材料を追加して反応させた後、除去して処理するバッチプロセスとは異なります。 原料が一方の端に追加される限り、流動反応は継続し、液体と気体の両方に使用できます。

フローリアクターの設計は、通常、温度制御シェル内の一連のチューブです。 熱または冷却剤をシェルに追加して、チューブ内の反応の温度を制御できます。 原子炉は、原材料が攻撃するのを防ぐために、必要に応じて金属、プラスチック、または複合材料から構築できます。

フローリアクターのチューブ設計は、目的の反応に応じて大きく異なります。 空のチューブでは混合が起こらないため、チューブが空になることはまれです。 材料はチューブ内で分離されたままで、反応しません。 反応物または原料を一緒に混合するために、小さなチューブのコイル、パッキングと呼ばれる小さな形状、またはバッフルと呼ばれる内部障壁がすべて使用されます。

フローリアクター内にコイル状のチューブを配置すると、混合または熱伝達に役立ちます。 コイルは、化学物質が反応セクションを移動する距離を追加し、化学プロセスが発生する時間を増やします。 より良い温度制御のために、加熱液または冷却液をコイルの内側に入れ、反応物を外側にすることもできます。 内径または断面積を変更するチューブサイズを変更して、反応物の流量を変更できます。

チューブには、必要な反応に基づいてさまざまな材料を詰めることができます。 一部の化学物質には、プロセスで使い果たされることなく反応を促進する材料である触媒が必要です。 触媒は、セラミックガラスビーズまたは他の材料に追加して、チューブに詰めることができます。 非触媒充填剤を使用して反応物を混合することもできます。これは、チューブの外側に熱または冷却が適用される場合にしばしば必要になります。 混合しないと、チューブの壁に最も近い材料が高温または低温になりすぎ、製品の品質に影響します。

バッフルのデザインは大きく異なる可能性がありますが、いずれも渦またはチューブ内に乱流の渦を作成することで混合に役立ちます。 それらは、チューブに取り付けられたメッシュの層、またはチューブの壁に機械加工された溝にすることができます。 触媒をバッフル表面にコーティングして、混合に加えて反応を制御することもできます。

フローリアクターの設計では、化学物質の反応速度も考慮されます。 すべてのチューブを通る化学物質の動きは同じでなければなりません。そうでない場合、最終製品の品質は各チューブと異なる場合があります。 プラグ流量条件を得るために流量を設計すると、一貫した製品が保証されます。 プラグフローは、チューブ設計と流量制御の特性であり、反応物が反応器内で費やす時間は、どのチューブが観察されても同じです。