Кіріспе
Микропроцесс инженериясы – химиялық немесе физикалық процестерді (бірлік операцияларын) кішкентай көлемде, әдетте диаметрі 1 мм-ден кем арналар (микроканалдар) немесе миллиметрден кішкентай өлшемді басқа құрылымдар ішінде жүргізу ғылымы. Бұл процестер көбінесе үзіліссіз ағын режимінде жүзеге асырылады, бұл топтық өндіріске қарағанда микропроцесс инженериясын химиялық өндіріс құралы ретінде пайдалануға жеткілікті өнімділік береді. Сондықтан микропроцесс инженериясын микрохимиямен шатастыруға болмайды, себебі микрохимия өте аз мөлшердегі заттармен айналысады. Микрореакция технологиясы деп аталатын микропроцесс инженериясының химиялық реакцияларды микроқұрылымдық реакторларда немесе "микрореакторларда" зерттейтін саласы бар. Микроқұрылымдық реакторлардың немесе микрореакторлардың ерекше артықшылықтары – үлкен бет/көлем қатынасынан туындаған күшейтілген жылу алмасу және күшейтілген масса алмасу. Мысалы, диффузия процестерінің ұзындық өлшемі микроканалдардың ұзындығына тең немесе тіпті одан да қысқа, сондай-ақ реактивтерді өте қысқа уақыт ішінде (әдетте, миллисекундтарда) тиімді араластыруға болады. Жақсы жылу өткізгіштігі реакциялардың температурасын дәл бақылауға мүмкіндік береді. Мысалы, жоғары экзотермиялық реакцияларды микроқұрылымдық реакторда, реакциялық арналардан сұйықтық арқылы бөлінген ("салқындату арнасы") екінші микроканалдар жиынтығы арқылы, жеткілікті жылу сыйымдылығы бар суық сұйықтық ағыны қамтамасыз етілгенде, дерлік изотермиялық жағдайда жүргізуге болады. Сондай-ақ, микроқұрылымдық реакторлардың температурасын қасақана изотермиялық емес мінез-құлықты жасау үшін өте жылдам өзгертуге болады.
typically inside channels with diameters of less than 1 mm
(microchannels) or other structures with sub millimeter dimensions. These processes are usually carried out in continuous flow mode, as opposed to batch production, allowing a throughput high enough to make micro process engineering a tool for chemical production. Micro process engineering is therefore not to be confused with microchemistry, which deals with very small overall quantities of matter. The subfield of micro process engineering that deals with chemical
reactions, carried out in microstructured reactors or
"microreactors", is also known as microreaction technology. The unique advantages of microstructured reactors or microreactors are enhanced heat transfer due to the large surface area to volume ratio, and enhanced mass transfer. For example, the length scale of diffusion processes is comparable to that of microchannels or even shorter, and efficient mixing of reactants can be achieved during very short times (typically milliseconds). The good heat transfer properties allow a precise temperature control of reactions. For example, highly
exothermic reactions can be conducted almost isothermally when the microstructured reactor contains a second set of microchannels ("cooling passage"), fluidically separated from the reaction channels ("reaction
passage"), through which a flow of cold fluid with sufficiently high
heat capacity is maintained. It is also possible to change the temperature of microstructured reactors very rapidly to intentionally achieve a non isothermal behaviour.
Тарих
Тарихи тұрғыдан алғанда, микропроцесс инженериясы 1980-ші жылдар шамасында пайда болды, осы кезде уран изотоптарын бөлуге арналған механикалық микроөңдеу әдістері алғаш рет Карлсруэ (ядролық) зерттеу орталығында ықшам жылу алмастырғыштарды өндіруге қолданылды.