Химики РХТУ разработали новую конфигурацию микрореакторов для фармацевтической и пищевой промышленности
Молодые ученые Передовой инженерной школы химического машиностроения РХТУ имени Д. И. Менделеева разработали новые проточные микрофлюидные реакторы с уникальной конструкцией миксерной зоны – зоны смешения химических соединений. Разработка позволит нашей стране производить современные высокоэффективные, точные и безопасные реакторы небольшого размера для широкого спектра химических, фармацевтических и пищевых производств.
Микрофлюидные проточные реакторы (микрореакторы) используются для синтеза различных веществ в каналах микро- и нанометрового размера. Они имеют меньший размер по сравнению с обычными емкостными реакторами, позволяют достичь существенно большей эффективности производственного процесса и безопасны.
«Микрофлюидные реакторы – это новое слово в химической технологии: они позволяют повысить эффективность работы химических производств, значительно снизить количество выбросов и отходов. При этом важно, что наши химики-технологи и инженеры не копируют зарубежные технологии, а предлагают новые, улучшенные конструкционные решения. Следующие этапы – это лицензирование, внедрение и масштабирование вместе с нашими отраслевыми партнерами», – отметил Илья Воротынцев, исполняющий обязанности ректора РХТУ.
Такие реакторы используются в производстве современных фармацевтических препаратов, причем милиструктурный реактор проточного типа производительностью 10 тысяч тонн в год способен заменить более 20 реакторов периодического действия.
«Обычный реактор долго нагревается, затем в нем несколько суток идет реакция. Пространство микрофлюидного реактора небольшое, сам процесс контролируем и идет быстрее. Существенно снижаются издержки. В мире микрофлюидные реакторы производят достаточно давно (в Швейцарии, Германии, США и Японии), однако в России они в силу разных причин не изготавливались. Возможность делать такие реакторы в нашей стране существенно расширит спектр возможностей по производству важных фармацевтических препаратов и других ценных химических соединений», – рассказал руководитель проекта Михаил Шишанов, доцент кафедры химической технологии природных энергоносителей и углеродных материалов РХТУ.
Микрофлюидные реакторы используются в работе со специальной химией, что подразумевает производство опасных или дорогостоящих соединений – например, ряда сложных фармацевтических препаратов. Возможность регулировать гидродинамику процесса позволяет достигать требуемой точности реакции. Кроме того, использование микрофлюидных поточных реакторов позволяет эффективно использовать производственные и лабораторные площади, масштабировать процессы за счет компактности и модульности конструкции. Однако такие реакторы сложны в изготовлении: для их производства требуются достаточно сложные расчеты.
Над конструкцией микрофлюидного реактора в РХТУ работает команда из пяти магистрантов Передовой инженерной школы химического машиностроения. Обучение в передовой инженерной школе выстроено таким образом, что студенты с первого курса бакалавриата вовлечены в работу над реальными отраслевыми проектами, каждый из которых запускается по заказу индустриального партнера университета.
«Каждая химическая реакция уникальна, и по факту под каждый процесс нужно создавать отдельный реактор с конкретными характеристиками. В мире такие компетенции есть у считанных компаний. Мы учим студентов отталкиваться от химического процесса и сопутствующих математических расчетов: важно получить вещество и затем подбирать условия для работы с ним, а не копировать конструкцию реактора у других производителей», – отмечает Михаил Шишанов.
Для определения оптимальной геометрии реактора сначала создается 3D-модель в CAD системах. Далее для данной геометрии проводится CAE и CFD расчет в таких программах, как Ansys Fluent или Comsol. В результате моделирования можно получить конкретные цифры по распределению концентраций, температур, скоростей в потоке, прочностные характеристики и так далее. Исходя из этих результатов происходит корректировка геометрии и цикл оптимизации повторяется. Используя данный подход, можно существенно сократить затраты на НИОКР, так как почти все проблемы конструкции решаются на начальной стадии проектирования.
При этом масштабирование проточной технологии для промышленной эксплуатации не является сложным (в отличие от емкостной), так как соблюдается геометрическое подобие. Таким образом, реализация проекта позволит ставить технологию химического процесса и поставлять ее заказчику «под ключ» вместе с оборудованием в составе комплексной лицензии на тот или иной химической продукт. Сегодня идет работа над оформлением заявки на патент миксерной зоны (зоны смешения) микрофлюидного реактора.
Telegram 
Дзен 
VK В доколумбовых Андах принадлежность к правящему роду определяла доступ к земле, торговле и статусу, поэтому удержать все внутри семьи было вопросом выживания. Ученые выяснили, что элиты долины Чинча решали эту задачу самым прямым способом — заключая браки между родственниками на протяжении как минимум двух поколений.
Больше половины студентов регулярно читают учебные тексты под музыку, хотя многие научные работы утверждают, что это вредит пониманию текста. Исследователи из Университета Эдит Коуэн выяснили, что эта привычка определяется не когнитивными способностями вроде силы внимания, а тем, насколько важную роль музыка играет в жизни конкретного человека.
В 2020-х годах шакалы достигли Архангельской области, а еще раньше колонизировали другие регионы Северной Европы. Авторы новой работы проанализировали перспективы и пришли к выводу о неизбежности многократного расширения их европейского ареала в этом веке. Причем ключевую роль в этом играет человек и его действия.
В доколумбовых Андах принадлежность к правящему роду определяла доступ к земле, торговле и статусу, поэтому удержать все внутри семьи было вопросом выживания. Ученые выяснили, что элиты долины Чинча решали эту задачу самым прямым способом — заключая браки между родственниками на протяжении как минимум двух поколений.
Последние несколько лет по всему миру выходит множество работ о том, что микрочастицы искусственных полимеров накапливаются в тканях человека и могут быть небезопасны. Мы решили обратиться к академику Алексею Хохлову, чтобы дать трибуну противоположной точке зрения. Выбор между ними предлагаем сделать читателю.
Астрофизики Южного федерального университета предложили объяснение одной из самых интригующих загадок современной физики — годичных колебаний сигнала в детекторе DAMA/LIBRA, который вот уже почти тридцать лет регистрирует странные сигналы в подземной лаборатории Гран-Сассо в Италии, интерпретируемые как взаимодействие частиц темной материи с обычным веществом.
В высокогорных районах Гималаев появился новый хищник. Он не боится людей, возглавляет стаи собак и все чаще заходит в деревни. Местные жители называют его «кхипшанг». Речь идет о гибриде гималайского волка и бродячей собаки. Ученые опасаются, что этот зверь изменит хрупкий баланс местной дикой природы и в скором времени станет весьма опасным для человека.
Релиз довольно неожиданно перенес время образования протонов и нейтронов в более раннее прошлое Вселенной. К сожалению, из его текста осталось неясным научное обоснование таких фундаментальных изменений в космологии. Также он резко передвинул в прошлое и момент возникновения реликтового излучения.
При совпадении нескольких условий наши глаза способны улавливать излучение в ближнем инфракрасном спектре. Тогда сетчатка начинает работать как нелинейный фотодетектор.
Вы попытались написать запрещенную фразу или вас забанили за частые нарушения.
Понятно
Что-то в вашем комментарии показалось подозрительным, поэтому перед публикацией он пройдет модерацию.
Понятно
Из-за нарушений правил сайта на ваш аккаунт были наложены ограничения. Если это ошибка, напишите нам.
Понятно
Наши фильтры обнаружили в ваших действиях признаки накрутки. Отдохните немного и вернитесь к нам позже.
Понятно
Мы скоро изучим заявку и свяжемся с Вами по указанной почте в случае положительного исхода. Спасибо за интерес к проекту.
Понятно