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微反應器系統應用技術聯盟

Microreactor System Technology Alliance

聯盟介紹

自1980年代微通道的概念提出後,微流體控制技術已有長足發展。時至今日,微型化化工設備在生物製藥、精細化學、生物檢測等領域得到廣泛應用。以混合、換熱、分離和反應為主的微操作單元具有三高(高反應選擇性、高品質、高安全)、三低(低三廢、低爆炸風險、低製造成本)、反應時間短、程序易控制、佔地面積小等優勢,為化工生產開闢新的方向。歐美的Dupont、UOP、Shell、Bayer、IMM、 BASF等化工大型企業,已進入微化工生產的領域,國外已有多個萬噸級生產實績,顯示此流動化學系統對台灣的化學生產具有重大意義。

技術優勢

混合速度快且均勻

混合速度快且均勻

利用微反應氣器內流道窄小、搭配精密金屬加工嵌入之特殊幾何導流設計,除使均勻混合外透過L/D比大之優勢達到單位時間內最高的化學品產出率,尤其克服傳統化工設備(PFR、CSTR)於工程計算上因流動變數產生之各種部分混合不均等問題。 因應不同化學產物,有FlowPlate® Lab及Miprowa® Lab等微反應器模組,上述分別具有不同內崁設計,可因應不同進料量及熱響應進行選擇。

熱傳遞性能好控制容易

微流道反應段具極大的比表面積使其擁有極高的熱傳效率,於連續進料反應中溫控容易,與傳統式熱交換器優勢在於能提高換熱效率而減少冷源使用,微反應器模組中具有前、中、後溫度及壓力感傳監控,亦可因應在線溫度、壓力數值調控熱交換之效率(調整流量或熱媒/冷媒之加熱功率),搭配即時監控系統可以快速對應溫度變化進行調控。

各方面反應條件均一

反應器進出口流量控管容易,因微流道關係反應死角較少,對於強放熱或吸熱反應較好控制,相較於一般傳統化工設備更接近理論計算值,也因此可廣用於學術研究探討物質間反應動力學、精密藥品及化學品等開發製程。

反應過程安全性高

最高耐壓於常溫下能達30公斤力(kg/cm2),材料使用超低碳型HC 哈氏合金,具有極好的耐高溫性能,抗氧化性,焊縫影響區耐腐蝕性,具有很好的長期熱穩定性及可加工性,在農業化工、核設施、生物製藥等苛刻工業環境中被應用。且微反應器換熱效率極高,即使反應中突然大量放熱,也可以迅速將熱導出,從而保證系統的溫度穩定,減少發生事故的可能性。
機械性質(ASTM B574):
UNS 10276(Hastelloy C276) 降伏強度(MPA)(min) 抗拉強度(MPA)(min) 延伸率(%)(min)
Hot or Cold Finished Solution Annealed 283 Mpa 690 Mpa 40

無放大效應

微反應器開發過程中,工藝的放大不是增大微通道的特徵尺寸,而是通過增加微通道的數量來實現,因此小型試驗中的最佳反應條件幾乎不需做任何改變就可直接應用於量產規模,不存在傳統批次反應器的放大難題,從而大幅縮短產品由實驗室到市場的時間。

MRT設備圖

1.Miprowa反應器
Miprowa反應器
通量3-30 L/h
2.RTB反應器
RTB反應器
通量3-30 L/h
3.Flowplate反應器
Flowplate反應器
通量0.9-9 L/h
4.Cascade混合器
Cascade混合器
通量 >0.12 L/h
5.薄層式混和器
薄層式混和器
通量 >0.9 L/h
6.閥式混和器
閥式混和器
通量 >0.3L/h
7.同軸熱交換器
同軸熱交換器

團隊成員

  • 主持人 曾堯宣
    臺科大化工系-副教授
    微通道反應器應用、高溫流體化床反應系統、光觸媒淨化系統設計
  • 共同主持人 劉志成
    臺科大化工系-教授
    工業廢水處理與回收技術、工業廢棄物環境危害性評估、微通道反應器-週邊系統整合規劃
  • 共同主持人 李豪業
    臺科大化工系-教授
    綠色製程、反應蒸餾、共沸蒸餾、程序控制、程序設計及程序最適化程AI模型分析與開發、微通道反應系統-最佳化參數之估算
  • 共同主持人 陳士勛
    臺科大機械系-副教授
    金屬陶瓷、奈米材料、表面處理、電化學、生醫材料、高熵合金、熱噴塗技術、微通道反應器-部件特殊金屬選用及流道開發之設計
  • 共同主持人 蔡鴻文
    臺科大專利所-副教授
    程序系統工程、智財權保護策略、專利佈局分析、專利侵害鑑定、微反應器系統工程

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