Χημικές αντιδράσεις συνεχούς ροής

Στις χημικές αντιδράσεις συνεχούς ροής, μια αντίδραση εκτελείται σε συνεχή ροή και όχι σε παρτίδες (batch). Με άλλα λόγια, αντλίες διατηρούν τα αντιδρώντα σε κίνηση στο εσωτερικό ενός σωλήνα, και όπου οι σωλήνες συνδέονται, τα υγρά αντιδρώντα έρχονται σε επαφή μεταξύ τους. Αν αυτά τα υγρά είναι σε θέση να αντιδράσουν μεταξύ τους, τότε λαμβάνει χώρα μια αντίδραση. H χημεία συνεχούς ροής είναι μια καθιερωμένη τεχνική για χρήση σε μεγάλη κλίμακα, όταν επιθυμούμε την παραγωγή μεγάλων ποσοτήτων ενός συγκεκριμένου υλικού. Ωστόσο, ο όρος επινοήθηκε μόλις πρόσφατα για την εφαρμογή σε εργαστηριακή κλίμακα. Συχνά χρησιμοποιούνται μικροαντιδραστήρες.

Λειτουργία αντιδράσεων συνεχούς ροής

Η επιλογή της εκτέλεσης μιας χημικής αντίδρασης, χρησιμοποιώντας διεργασία συνεχούς ροής, είτε σε μικροαντιδραστήρα ή άλλη συσκευή ανάμειξης προσφέρει μια ποικιλία από πλεονεκτήματα και μειονεκτήματα.

Κλίμακα αντιδραστήρα συνεχούς ροής

Η μικρότερη κλίμακα των μικροαντιδραστήρων συνεχούς ροής τους κάνει ιδανικούς για πειράματα ανάπτυξης διεργασιών. Αν και είναι δυνατό να λειτουργήσει κανείς διεργασίες ροής σε κλίμακα τόνων, η αποτελεσματική σύνθεση οφελείται από τη βελτιωμένημεταφοράς μάζας και θερμότητας.

Φωτοχημεία σε συνδυασμό με τη χημεία συνεχούς ροής

Η φωτοχημεία συνεχούς ροής προσφέρει πολλαπλά πλεονεκτήματα σε σχέση με την ασυνεχή φωτοχημεία. Οι φωτοχημικές αντιδράσεις προωθούνται από τον αριθμό των φωτονίων που είναι σε θέση να ενεργοποιήσουν τα μόρια που προκαλούν την επιθυμητή αντίδραση. Η μεγάλη αναλογία επιφάνειας προς τον όγκο ενός μικροαντιδραστήρα μεγιστοποιεί το φωτισμό, και την ίδια στιγμή επιτρέπει την αποδοτική ψύξη, η οποία μειώνει τα θερμικά παραπροϊόντα.

Ηλεκτροχημεία, σε συνδυασμό με τη χημεία συνεχούς ροής

Η ηλεκτροχημεία συνεχούς ροής, όπως η φωτοχημεία συνεχούς ροής, προσφέρει πολλά πλεονεκτήματα έναντι των αναλογικών ασυνεχών συνθηκών. Η ηλεκτροχημεία, όπως οι φωτοχημικές αντιδράσεις, μπορεί να θεωρηθεί ως αντίδραση "χωρίς-αντιδραστήρια". Σε μια ηλεκτροχημική αντίδραση, η αντίδραση διευκολύνεται από τον αριθμό των ηλεκτρονίων που είναι σε θέση να ενεργοποιήσουν τα μόρια που προκαλούν την επιθυμητή αντίδραση. Η συσκευές ηλεκτροχημείας συνεχούς ροής μειώνουν την απόσταση μεταξύ των ηλεκτροδίων που χρησιμοποιούνται για να επιτρέπουν τον καλύτερο έλεγχο του αριθμού των ηλεκτρονίων που μεταφέρονται στα αντιδρώντα μέσα, επιτρέποντας τον καλύτερο έλεγχο και την εκλεκτικότητα. Οι πρόσφατες εξελίξεις στα συστήματα ηλεκτροχημικής ροής επέτρεψε το συνδυασμό ηλεκτροχημικών συστημάτων συνεχούς ροής προσανατολισμένων στην αντίδραση με φασματοσκοπία εστιασμένη στα είδη, η οποία προσφέρει πλήρη ανάλυση των αντιδράσεων που αφορούν πολλαπλά βήματα μεταφοράς ηλεκτρονίων, καθώς και ασταθή ενδιάμεσα. Αυτά τα συστήματα που αναφέρονται ως φασματοηλεκτροχημικά(SEC, spectroelectrochemistry) συστήματα μπορούν να επιτρέψούν τη χρήση του UV-vis , καθώς και πιο πολύπλοκων μεθόδων όπως electrochemiluminescence(ECL).

Ανάπτυξη διεργασίας

Η ανάπτυξη της διεργασίας αλλάζει από μια προσέγγιση σε σειρά σε μία παράλληλη προσέγγιση. Σε ασυνεχείς διεργασίες ο χημικός εργάζεται πρώτος και ακολουθείται από τον χημικό μηχανικό. Στη χημεία συνεχούς ροής αυτό αλλάζει σε μια εκ παραλλήλου προσέγγιση, όπου ο χημικός και ο χημικός μηχανικός εργάζονται διαδραστικά. Συνήθως, υπάρχει μια εργαστηριακή μονάδα, στην οποία δουλεύουν και οι δύο. Αυτή η μονάδα μπορεί να είναι εμπορική ή όχι. Η κλίμακα ανάπτυξης μπορεί να είναι μικρή (ml/hour) για την επιβεβαίωση της αρχικής ιδέας με χρήση ενός συστήματος chip και στο εύρος μερικών λίτρων της ώρα για κλιμακούμενα συστήματα, όπως η τεχνολογία flow miniplant. Τα συστήματα chip  χρησιμοποιούνται κυρίως σε εφαρμογές υγρού-υγρού, ενώ τα συστήματα flow miniplant μπορούν να επεξεργαστούν στερεά ή ρευστοστερεά υλικά.

Κλιμάκωση αντιδράσεων μικροκυμάτων

Οι αντιδράσεις μικροκυμάτων χρησιμοποιούνται συχνά σε μικρής κλίμακας ασυνεχείς διεργασίες. Ωστόσο, λόγω των ακραίων θερμοκρασιών και πιέσεων στους κλιβάνους μικροκυμάτων, είναι συχνά δύσκολο να μεταφερθούν αυτές οι αντιδράσεις σε συμβατικές συσκευές χωρίς μικροκύματα για την περαιτέρω ανάπτυξή τους, οδηγώντας σε δυσκολίες κατά την μελέτη της κλιμάκωση μεγέθους. Ενας αντιδραστήρας συνεχούς ροής ικανός να λειτουργήσει σε κατάλληλες υψηλές θερμοκρασίες, και με ικανοποιητικό έλεγχο της πίεσης μπορεί άμεσα και με ακρίβεια να μιμηθεί τις συνθήκες που δημιουργούνται σε έναν αντιδραστήρα μικροκυμάτων. Αυτό ευκολύνει την σύνθεση μεγαλύτερων ποσοτήτων επεκτείνοντας τον χρόνο αντίδρασης.

Κατασκευή λύσεων κλίμακας

Τα συστήματα συνεχούς ροής μπορούν να κλιμακωθούν σε κλίμακα τόνων ανά ώρα. Plant redesign (από ασυνεχή σε συνεχή για μια υπάρχουσα εγκατάσταση), Unit Operation (αλλάζοντας μόνο ένα βήμα της αντίδρασης) και Modular Multi-purpose (κόβοντας μια συνεχή εγκατάσταση σε τμηματικές μονάδες) είναι συνήθεις λύσεις υλοποίησης για τις διεργασίες ροής.

Αλλες χρήσεις συνεχούς ροής

Είναι δυνατό να τρέξουν πειράματα συνεχούς ροής με πιο περίπλοκες τεχνικές, όπως χημεία στερεής φάσης. Τα αντιδραστήρια στερεής φάσης, οι καταλύτες ή scavengers μπορούν να χρησιμοποιηθούν σε διάλυμα και να αντληθούν μέσω γυάλινων στηλών, για παράδειγμα, στη σύνθεση του φυσικού αλκαλοειδούς προϊόντος oxomaritidine με χρήση χημείας στερεής φάσης.
Υπάρχει ένα αυξανόμενο ενδιαφέρον  στον πολυμερισμό, σαν μια διεργασία συνεχούς ροής. Για παράδειγμα, ο πολυμερισμός Αναστρέψιμης Προσθήκης-Διάσπασης μεταφοράς αλύσου ή RAFT.
Οι τεχνικές συνεχούς ροής έχουν επίσης χρησιμοποιηθεί για την ελεγχόμενη παραγωγή νανοσωματιδίων. Η πολύ ταχεία ανάμιξη και ο άριστος έλεγχος θερμοκρασίας των μικροαντιδραστήρων είναι σε θέση να δώσουν ομοιόμορφα και με μικρή κατανομή μεγέθους νανοσωματίδια.