• Добавить в закладки
  • Facebook
  • Twitter
  • Telegram
  • VK
  • Печать
  • Email
  • Скопировать ссылку
22.05.2023
РХТУ им. Д.И. Менделеева
1 104

Химики РХТУ разработали новую конфигурацию микрореакторов для фармацевтической и пищевой промышленности

4.6

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.

Химики РХТУ разработали новую конфигурацию микрореакторов для фармацевтической и пищевой промышленности
Химики РХТУ разработали новую конфигурацию микрореакторов для фармацевтической и пищевой промышленности / ©Getty images / Автор: Lampronia Auxilius

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. 

Нашли опечатку? Выделите фрагмент и нажмите Ctrl + Enter.
Российский химико-технологический университет имени Д. И. Менделеева — высшее учебное заведение в Москве, крупнейший учебный и научно-исследовательский центр в области химической технологии.
Подписывайтесь на нас в Telegram, Яндекс.Новостях и VK
Вчера, 20:00
Андрей

Геологи решили изучить, как менялась река Нил в эпоху голоцена и как эти изменения связаны с древним климатом. Для этого ученые пробурили 81 скважину возле города Луксор и по извлеченным кернам проанализировали осадконакопление реки. Вероятно, трансформация Нила влияла на жизнь древнеегипетских обществ.

Вчера, 10:21
ПНИПУ

Эксперты ПНИПУ рассказали, когда чай появился в России, в чем различие его сортов и какой самый полезный, чем «чайный» кофеин отличается от «кофейного», почему напиток с молоком эффективнее в профилактике рака, чем опасен заваренный с вчера настой и как злоупотребление чаем отразится на состоянии зубов.

Вчера, 14:05
Юлия Трепалина

Американские ветеринары обновили рекомендации по стерилизации собак в зависимости от возраста, породы и пола. В новом исследовании, продолжающем серию предыдущих работ по этому вопросу, к ранее рассмотренным 35 популярным породам добавили еще пять.

27 мая
Андрей

Европейские гляциологи, используя первые снимки Восточной Антарктиды 1937 года, а также фотографии середины XX века и современные спутниковые данные, отследили, как менялись ледники в этом регионе на протяжении 85 лет.

24 мая
Игорь Байдов

С помощью космических и наземных телескопов международная команда астрономов открыла похожий на нашу планету мир в так называемой зоне обитаемости, позволяющей воде существовать на поверхности тела в жидком состоянии. По космическим меркам экзопланета находится достаточно близко к Земле и, вероятно, представляет собой скалистый мир с благоприятным для жизни климатом. Подобные миры астрономы открывают крайне редко.

Вчера, 07:08
Мария Азарова

Ученые выявили генетическую мутацию, ответственную за напоминающий лакричные конфеты «салмиак» окрас шерсти, который недавно появился у домашних кошек в Финляндии.

15 мая
НИУ ВШЭ

Международный коллектив исследователей при участии ученых из Института когнитивных нейронаук НИУ ВШЭ изучил, как выбор иностранного языка влияет на когнитивные способности человека. Оказалось, что языки, непохожие на родной, стимулируют когнитивную функцию на начальном этапе их изучения, а близкие к родному имеют отложенный эффект и помогают мозгу эффективнее работать при более высоком уровне владения иностранным языком.

3 мая
Василий Парфенов

Ледяной покров Антарктики претерпевает значительные изменения на протяжении года, и его поведение хорошо изучено в общем. Но некоторые локальные аномалии объяснить не получается вот уже несколько десятилетий. Одна из них — полынья возвышения Мод, или полынья моря Уэдделла, которая появляется нерегулярно на одном и том же месте. Международная команда океанологов, наконец, смогла разгадать механизмы ее образования.

24 мая
Игорь Байдов

С помощью космических и наземных телескопов международная команда астрономов открыла похожий на нашу планету мир в так называемой зоне обитаемости, позволяющей воде существовать на поверхности тела в жидком состоянии. По космическим меркам экзопланета находится достаточно близко к Земле и, вероятно, представляет собой скалистый мир с благоприятным для жизни климатом. Подобные миры астрономы открывают крайне редко.

[miniorange_social_login]

Комментарии

Написать комментарий

Подтвердить?
Подтвердить?
Причина отклонения
Подтвердить?
Не получилось опубликовать!

Вы попытались написать запрещенную фразу или вас забанили за частые нарушения.

Понятно
Жалоба отправлена

Мы обязательно проверим комментарий и
при необходимости примем меры.

Спасибо
Аккаунт заблокирован!

Из-за нарушений правил сайта на ваш аккаунт были наложены ограничения. Если это ошибка, напишите нам.

Понятно
Что-то пошло не так!

Наши фильтры обнаружили в ваших действиях признаки накрутки. Отдохните немного и вернитесь к нам позже.

Понятно
Лучшие материалы
Войти
Регистрируясь, вы соглашаетесь с правилами использования сайта и даете согласие на обработку персональных данных.
Ваша заявка получена

Мы скоро изучим заявку и свяжемся с Вами по указанной почте в случае положительного исхода. Спасибо за интерес к проекту.

Понятно
Ваше сообщение получено

Мы скоро прочитаем его и свяжемся с Вами по указанной почте. Спасибо за интерес к проекту.

Понятно

Сообщить об опечатке

Текст, который будет отправлен нашим редакторам: