一般反應器通常會是以玻璃、或是金屬製成的容器,若是需要具有低反應性的而又不會需要耐壓力,那麼就會是以玻璃製成居多;然而,若是會有氣體、需要耐相對高壓的反應,就會傾向使用金屬(如不鏽鋼)製成的反應器。
除了材質的差異以外,反應器也依其設計而有不同的類型。最通用的就是所謂的「批式反應器」( Batch Reactor ),一次加入特定量的反應物,進行一個批次的反應,反應終止後將產物洩料取出,清洗過後,再重新加入下一批次的反應物進行反應。
另一種反應器為「連續式攪拌槽反應器」 ( Continuously Stirred Tank Reactor, CSTR ),廣泛的用在化工生產業中,主要不同的地方在於進料與出料都是連續性的。若是串聯多個CSTR,可以階段式的降低基質濃度,或是在每個階段中進行條件的微調,以符合製程需求。
什麼是微反應器呢?顧名思義,是一種微小的連續式反應器,通常是藉由特殊的微小通道(直徑低於500 µm)作為其反應空間,當反應物流進通道就進行反應,流出即終止反應。藉由反應器的通道設計,使物質混合效率非常高,並且比表面積較大,可快速帶走熱。
快速篩選反應的需求
使用微反應器,反應物需求量極小、反應速度快,可以快速進行多組反應,並且搭配靈敏的分析儀器,可以在短時間內作反應條件的篩選及優化。
需要穩定性及低副產物的產出
以流速精準控制當量比和反應時間,容易控制壓力,並且因反應為流動性質,反應物的濃度會不斷降低,並且在特定時間後即離開反應器,可降低副反應的產生。
反應規模放大之需求
微反應器系統可以在篩選到最適反應條件後,馬上放大製程,此種反應器在放大時所遭遇的質傳、熱傳、壓降等變化因素相對較低,放大時相對不需要再從頭嘗試新的條件。除了可以在微反應器的體積上增大外,也可在反應器的數量上增大。如一個反應器架,可加上多片反應器晶片,平行進行反應等。
微反應器已成為新一代化學反應快速篩選的選項之一,從十多年前就已經在此領域耕耘的CHEMTRIX,開發了一套Labtrix微流道連續式反應器,除了控溫系統以及進料用的注射幫浦,針對各種反應設計了多款玻璃反應器晶片,可依據反應的速度以及混合方式選擇相對應的晶片使用,僅需要極微量的反應物即可進行反應篩選。
除此之外,最重要的特點是,CHEMTRIX同時也推出了放大的版本:
*註 : 可在Labtrix篩選反應後,一步放大至KiloFlow試量產、並且用Plantrix系統進行生產。
現在已經有產業開始採用此類型的反應器進行生產,例如:DSM,可想而知,此類型的反應器的確有其特點及優勢。