Уведомления
Авторизуйтесь или зарегистрируйтесь, чтобы оценивать материалы, создавать записи и писать комментарии.
Авторизуясь, вы соглашаетесь с правилами пользования сайтом и даете согласие на обработку персональных данных.
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 Ученые давно знают как с хорошим приближением прогнозировать рост поверхностей. Но экспериментально подтвердить точное соответствие реальных процессов и модели — гораздо более сложная задача, у которой, тем не менее, есть решение.
На Меркурии может появиться первый в истории «вечный рассвет»: ученые предложили отправить туда планетоход, который будет постоянно ехать вдоль границы дня и ночи. Подход открывает путь к изучению одного из самых загадочных миров Солнечной системы без риска разрушительного перегрева.
Микробиологи вырастили неизвестный ранее вид Асгард-архей из гиперсоленых микробных матов и впервые сделали 3D-снимки их прямого физического контакта с симбиотическими бактериями. Анализ томограмм показал встречное структурное движение: археи формируют сложную сеть из нитей и отпочковывающихся мембранных пузырьков, а бактерии прокладывают к этой сети прямые белковые нанотрубки. Визуализация подтверждает гипотезу о том, что эукариотические клетки возникли в результате тесного физического и метаболического переплетения двух микроорганизмов.
Когда международная экспедиционная группа, исследующая море Уэдделла в Антарктиде на борту ледокола «Поларштерн», попыталась укрыться от шторма, ученые и экипаж судна удивились внезапному появлению острова, не обозначенного ни на одной морской карте.
Ученые давно знают как с хорошим приближением прогнозировать рост поверхностей. Но экспериментально подтвердить точное соответствие реальных процессов и модели — гораздо более сложная задача, у которой, тем не менее, есть решение.
Окаменелые остатки рептилии возрастом 289 миллионов лет сохранили полное анатомическое устройство грудной клетки ранних покорителей суши. Благодаря нетронутым хрящам исследователи реконструировали механику первого полноценного реберного дыхания. Наличие в тканях оригинальных белков подтвердило, что сложные органические молекулы способны сохраняться в палеонтологической летописи почти на 100 миллионов лет дольше, чем считалось.
В парках некоторых стран все чаще можно заметить странную картину: синицы и воробьи вместо пуха и веточек приносят в клювах сигаретные окурки. Орнитологи из Польши решили выяснить, зачем птицы выстилают гнезда мусором, пропитанным никотином. Оказалось, пернатые нашли способ использовать вредную человеческую привычку для защиты своего потомства. Но, как это часто бывает в природе, у медали есть обратная сторона.
Марсоход «Персеверанс» обнаружил в камнях на кромке кратера Езеро спектральные признаки минерала корунда, из которого на Земле образуются рубины и сапфиры. Такие спектры на Красной планете зарегистрировали впервые. Теперь ученые пытаются понять, при каких процессах он мог там сформироваться, ведь условия на Марсе заметно отличаются от тех, в которых корунд обычно образуется на Земле.
Четыре человека, летящие к Луне, столкнулись с целым рядом мелких неприятностей — от низкой температуры в начале работы до поломки мочевыводящей системы туалета на вторые сутки и необходимости взамен пользоваться пакетами. К счастью, пока самые крупные сложности удалось компенсировать. Но все они вместе могут сдвинуть ситуацию к решению, о котором Naked Science уже говорил в нашем видеоподкасте о миссии: не исключено, что при высадке астронавтов на Луне их корабль состыкуют со Starship не на окололунной, а уже на околоземной орбите.
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