마이크로 리액터 란?

마이크로 반응기는 화학 반응이 일어날 수있는 매우 작은 규모의 장치입니다. 치수는 다양하지만 일반적으로 길이와 너비는 2.54cm (1 인치) 미만, 두께는 1.56mm (1/16 인치) 미만입니다. 일반적으로 반응이 일어나는 작은 채널이나 챔버가있는 입력 및 출력 튜브가 있습니다. 일반적으로 반응물과 생성물은 작은 펌프 나 전기 삼투를 통해 유입 될 수있는 액체 (액체 또는 기체)입니다. 2011 년 현재 마이크로 리액터는 실험 및 프로토 타이핑 목적으로 만 사용되지만 유용한 화학 물질의 대량 생산을 위해 대량으로 사용할 수 있습니다.

이 장치는 일반적으로 집적 회로 제조와 유사한 방식으로 적합한 채널에 작은 채널을 에칭하여 구성됩니다. 실리콘 웨이퍼, 유리, 금속 또는 세라믹 재료로 만들 수 있습니다. 채널은 사람의 머리카락보다 넓지 않을 수 있습니다. 에칭은 레이저, 방전 또는 화학적 수단에 의해 수행 될 수있다. 종종 미세 반응기는 함께 샌드위치 된 두 개의 에칭 된 플레이트로 만들어진다.

미세 반응기는 화학 반응을 수행하는보다 전통적인 대규모 수단에 비해 몇 가지 중요한 이점을 제공합니다. 높은 표면적 대 부피 비율은 반응이 더 큰 규모에서 가능한 것보다 더 낮은 온도에서 더 빠르고 자주 진행되도록합니다. 일반적으로 잠재적으로 위험하거나 장비에 손상을 줄 수있는 발열 반응은 안전하게 수행 될 수 있습니다. 훨씬 적은 양의 반응물로 인해 발생 된 열이 빠르게 소실됩니다. 전통적인 화학 공장의 일부에서 고장이 발생하면 다량의 유해 화학 물질이 방출되거나 생산이 완전히 중단 될 수 있습니다. 대조적으로, 다수의 미세 반응기로 구성된 설비는 한 부분의 고장에 의해 크게 영향을받지 않을 것입니다.

일반적으로, 미세 반응기는 연속적인 반응물 흐름으로 작동합니다. 개별 마이크로 리액터의 출력 속도는 분명히 매우 작지만 그럼에도 불구하고 작은 공장으로 간주 될 수 있습니다. 경제적으로 실행 가능한 규모로 제품을 제공하기 위해 대량으로 대량 생산 된 미세 반응기를 함께 쌓을 수있는 가능성이 있으며, 수많은 가능성이 조사 중에 있습니다.

유기 합성에서 미세 반응기의 사용은 매우 유망한 분야 중 하나입니다. 반응물의 빠른 혼합, 빠른 반응 시간, 증가 된 수율 및 독성 및 폭발성 화합물의 안전한 취급을 제공합니다. 실험실에서 산업 수준의 생산으로 확장 할 때는 최적의 수율을 달성하기 위해 절차를 변경하지 않아도됩니다. 이는 단순히 더 많은 마이크로 리액터 장치를 추가하는 문제입니다.

또 다른 잠재적 인 상업적 용도는 화석 연료의 대안 인 바이오 디젤 생산에 있습니다. 현재의 생산 방법은 주요 원료, 식물성 오일 및 메탄올을 촉매와 혼합하고 반응을 완료하기 위해 몇 시간 동안 방치해야한다. 바이오 디젤 마이크로 반응기에서, 반응은 거의 즉각적이며, 유용한 양을 생산하도록 공정을 확장하는 것은 단순히 많은 수의 마이크로 반응기를 결합하는 것을 포함 할 것이다.

그러나, 미세 반응기를 사용하여 경제적 인 대규모 화학 물질 생산을 달성하기 위해 극복해야하는 많은 문제점이있다. 이 중 하나는 벽 효과입니다. 반응물과 생성물은 반응 챔버의 벽에 달라 붙는 경향이 있습니다. 이는 일반적으로 대형 반응 용기를 사용하는 전통적인 화학 제조에는 중요하지 않지만, 소규모에서는 잠재적 인 수율의 상당 부분이 손실 될 수 있습니다. 다른 문제는 미세 반응기에서 채널을 막는 경향이 있기 때문에 반응물 또는 생성물로서 고체와 관련된 반응을 수행하는 것이 어렵다는 것이다.