Sử dụng thiết bị phản ứng vi mô trong sản xuất hóa chất Nguồn: vinachem.com.vn Các nhà nghiên cứu cho biết việc áp dụng thiết bị phản ứng vi mô TBPƯVM mở ra con đường mới có hiệu quả hơ
Trang 1Sử dụng thiết bị phản ứng vi mô trong sản xuất hóa chất Nguồn: vinachem.com.vn
Các nhà nghiên cứu cho biết việc áp dụng thiết bị phản ứng vi mô (TBPƯVM)
mở ra con đường mới có hiệu quả hơn để sản xuất hóa chất tinh khiết và các hóa chất trung gian
Một công ty hóa chất của Trung Quốc hợp tác với một viện nghiên cứu của Đức đang sản xuất nitroglyxerin dùng cho y tế với mức 10kg/ ngày Nitroglyxerin là hóa chất độc và rất dễ nổ Quá trình sản xuất tỏa nhiệt và phải dùng tới các chất phản ứng có độ axit rất cao; tuy nhiên nó vẫn được đảm bảo an toàn và có hiệu quả cao nhờ việc áp dụng TBPƯVM
Mấu chốt của quá trình sản xuất nói trên là công nghệ TBPƯVM, trong đó sử dụng các thiết bị phản ứng, máy trộn, thiết bị trao đổi nhiệt và các thành phần khác với cấu trúc bên trong có kích thước vi mô (từ 10 đến 50 mm) Quá trình phản ứng xảy ra liên tục, thành dòng là một ưu điểm lớn khi áp dụng TBPƯVM Các thiết bị trong quá trình kể trên có các kênh dẫn với kích thước nhỏ và tỉ lệ diện tích bề mặt/ thể tích khá cao; nhờ vậy việc truyền nhiệt và chuyển khối có hiệu quả hơn so với khi dùng thiết bị phản ứng chạy theo từng mẻ lớn Việc truyền nhiệt và chuyển khối tốt hơn cho phép cải thiện quá trình chuyển hóa; tính chọn lọc, hiệu suất thu sản phẩm, độ an toàn và chất lượng sản phẩm cũng được cải thiện rõ rệt Việc truyền nhiệt tốt tạo điều kiện cho phản ứng thực hiện được ở nhiệt độ trong phòng
mà không cần phải làm lạnh (đối với phản ứng tỏa nhiệt)
Trong sản xuất thuốc nhuộm azo, khi áp dụng TBPƯVM người ta thu được sản phẩm có chất lượng được cải thiện với kích thước hạt mịn hơn và sự phân bố kích thước hạt gần nhau hơn so với khi áp dụng các công nghệ thông thường Trong sản xuất axit phenylboronic dùng thiết bị phản ứng theo từng mẻ lớn, người ta phải tiến hành phản ứng ở nhiệt độ -40 đến -50oC mà hiệu suất thu sản phẩm chỉ đạt
Trang 265% Thế nhưng, khi áp dụng các thiết bị phản ứng, máy trộn cỡ vi mô thì phản ứng lại thực hiện được ở nhiệt độ 20oC và hiệu suất thu sản phẩm đã đạt tới mức 89% Trong tổng hợp hữu cơ pha lỏng sử dụng xúc tác rắn mà dùng TBPƯVM, các hạt chất xúc tác được phủ và giữ lại ở thành của thiết bị phản ứng hoặc gắn vào các cấu trúc vi mô, các kênh hay các mao quản Khác với thiết bị phản ứng chạy theo từng mẻ, ở TBPƯVM chất xúc tác luôn luôn dư đối với các chất phản ứng, nhờ vậy hiệu suất thu sản phẩm sẽ cao Vì xúc tác được gắn cố định nên người ta không phải tách xúc tác ra khỏi hỗn hợp phản ứng và khi quá trình phản ứng kết thúc, chỉ cần thu lấy dung dịch là được sản phẩm sạch
Mặc dù có nhiều ưu điểm nhưng TBPƯVM cũng có một số hạn chế: Không phải mọi phản ứng đều có thể thực hiện được trong một TBPƯVM đa tác dụng nếu ở đó có mặt một chất rắn hay sản phẩm hoặc sản phẩm phụ ở dạng kết tủa Hiện nay chưa có cách nào giải quyết được hiện tượng tắc nghẽn có thể xảy ra ở một số phản ứng
Chống ăn mòn là một vấn đề lớn đối với TBPƯVM, bởi vì với kích thước quá nhỏ, dù chỉ bị ăn mòn với mức 1mm/ năm thì toàn bộ thiết bị sẽ bị hỏng hoàn toàn Chính vì vậy, việc lựa chọn nguyên vật liệu cho thích hợp (thép không gỉ, thủy tinh, sứ, polyme, silic ) để chế tạo TBPƯVM là điều rất quan trọng