[기술정보] 자켓 반응기, 유리반응기 실 활용 사례와 효과

관리자
2023-03-28
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(주)플로켐 Newsletter│FEB 2023

자켓반응기(Jacketed Reactor)의 구성과 효과, 실제 활용 사례


안녕하세요, (주)플로켐 입니다. (주)플로켐은 이화학 장비 전문 제조사인 영국 Asynt사와 함께, 국내에 고품질의 자켓반응기를 소개해드리고 있습니다. 오늘은 자켓반응기가 무엇인지, 효과는 어떤지, 그리고 실제로 활용한 사례는 무엇인지 소개해드리고자 합니다.


1 / 자켓반응기란?

자켓반응기는 일반적으로 유리 또는 스테인리스로 구성되며, 말 그대로 자켓처럼 반응용기를 겉에서 한번 더 감싸는 디자인의 반응 시스템을 말합니다. 반응시 온도조절이 불가능할 때, 강제로 냉각 또는 가열할 수 있는 이중, 또는 삼중 자켓으로 제작됩니다. 스팀이나 온수를 활용하여 가열할 수 있고, 냉각수를 넣어서 반응열을 식혀줄 수도 있습니다. 전열 매체를 통해 안정적인 온도 컨트롤이 가능하며, 교반기를 이용하여 화합물을 합성시키는데 도움을 주는 구조입니다. 유리 구조의 반응기의 경우, 내부 관찰이 가능하여 반응물의 상태를 확인하고 샘플도 채취할 수 있습니다.

자켓반응기는 이중관반응기, 자켓형반응기, 유리반응기 등 다양한 명칭으로 불리우고 있습니다.


2 / 자켓반응기, 더 자세하게 알아보겠습니다.

자켓반응기의 본질이자 장점은 반응시의 온도조절이 굉장히 용이하다는 점입니다. 제어된 반응에 대한 정확한 온도 관리는 반응의 핵심입니다. 안전 및 품질 관리 뿐만 아니라 반응의 성공 또는 실패를 결정짓는 요소입니다. 반응물이 예상치 못한 온도 변화로 인해 손상되거나 심하면 발열, 폭발하는 상황을 미연에 방지할 수 있으며, 일관된 반응 결과를 얻을 수 있어 연구실용 소량 반응부터 Pilot, 공정용까지 폭넓은 범위에서 활용할 수 있습니다.

기본적으로 반응기는 다양한 유형의 반응에 따라서 여러 재료로 구성됩니다. 증류, API제조, 결정화, 추출 및 후처리와 같이 다양한 프로세스에서 반응기가 활용되는데, 이때 사용되는 물질과 반응물, 그리고 Application에 맞추어 다양한 크기와 재질의 반응기를 제작하게 됩니다. 자켓반응기의 경우 거의 다 맞춤형 시스템으로 구성되며, 고객에게 가장 적합한 솔루션을 제안합니다. 재질은 일반적으로 유리 또는 스테인리스스틸이 권장됩니다.

자켓은 무엇인가요?

온도제어자켓은 단일 또는 이중 구성(자켓형, 진공자켓형)이 일반적입니다. 단일 자켓 시스템은 냉각기를 사용하여 반응기 전체에서 액체를 순환시키는 반면, 이중 자켓 시스템은 냉각기를 사용하여 내부 자켓을 통해 액체를 순환시킵니다. 외부 자켓은 진공 단열 역할을 하며, 설정된 온도를 유지하고 초저온에서 발생할 수 있는 응결, 얼음 형성을 방지합니다.


자켓형 반응기의 주요 용도

자켓형 반응기는 철저한 온도제어를 통해 제품 품질을 향상시킵니다. 의약품에서 엔진오일에 이르기까지 다양한 응용분야에 사용됩니다. 발열반응의 열을 제어하거나, 점성이 높은 액체의 점도를 감소시켜 반응이 용이하게 만들기도 합니다. 반응 품질은 사용된 교반기, 반응기의 크기 및 모양, 배플(Baffle) 추가 여부에 따라 영향을 받습니다. 뿐만 아니라 감광성 등 외부적인 요인도 고려해야 합니다. 자켓이 있는 반응기 용기는 경우에 따라 별도의 코팅이 필요할 수도 있습니다. 최근에는 자켓형 반응기에 실험실 자동화 소프트웨어를 연결하여 연구원이 반응기의 온도와 공정을 원격으로 제어하고 전산화된 데이터를 활용할 수 있도록 지원하고 있습니다.

스테인리스 VS. 유리

자켓형 원자로에서 스테인리스를 사용할 것인가에 대해서는 긍정적인 부분과 부정적인 부분이 있습니다. 스테인리스 스틸, 또는 내화학성을 높이기 위해 하스텔로이와 같은 합금으로 구성된 반응기를 사용할 경우, 고압이나 리플럭스 상황에서 확실히 이점이 있습니다. 다만 이때 유리반응기보다 가격이 비싸고, 내부 반응 상황을 볼 수 없다는 단점이 있습니다.


3 / 효과적인 반응을 위한 추천 시스템


영국 Asynt의 자켓형 유리반응기는 실험실용 소형 반응기부터 최대 100L의 공정용 반응기까지 폭넓은 용량의 모델을 구비하고 있습니다. Asynt의 세 가지 주요 ReactoMate 시스템인 QUANTUM(최대 3,000mL), DATOM(최대 5,000mL), ATOM(최대 3,000mL)은 사이즈, 반응기 본체 및 리드 소재, 자동화 버전 등 다양한 사용자 맞춤 옵션으로 고객 여러분의 연구에 최적화된 장비를 제공합니다.


💡 최대 50,000ml까지 폭넓은 반응 용량

💡 Asynt만의 리프팅 매커니즘 : 한손으로 반응 용기 상하 조절

💡 다양한 제조사의 오버헤드 교반기 호환 가능

💡 전 모델 100% 영국 생산

💡 다양한 옵션으로 최적의 효율 구현

💡 인증받은 고성능 재질 채택

💡 Single Wall / Double Wall 선택 가능 / 커스터마이징 가능 *별도 문의


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4 / 실제 활용 사례


Here2Grow 영국의 코스메틱 & 홈케어 개발사

https://www.asynt.com/evaluations/reactomate-datum-evaluation-dr-henry-brew-here2grow/


영국 요크셔에 위치한 Here2Grow라는 글로벌 코스메틱, 홈케어 제품 개발사는 R&D 센터 확장과 함께 대규모의 연구 개발 장비 시스템을 구축했습니다. 이 회사는 2021년 <Innovation & Excellence Awards>에서 'Cosmetics Development Specialist of the Year'을 수상할 정도로 혁신적인 제품 개발에 강점을 가진 회사로 주목받고 있습니다. 금번 R&D 센터 확장에서 영국 Asynt사의 Dual Frame Jacketed Reactor인 'ReactoMate Datum'과 Julabo사의 써큘레이터를 차용하여 동시에 2개 반응을 진행할 수 있도록 구성하였습니다. 

"ReactoMate Datum 모델은 작은 크기와 구조로 연구실에서 사용하기 좋은 Controlled Lab Reactor(CLR) 시스템입니다. 반응 용기를 100ml에서 5L까지 원하는대로 선택할 수 있다는 점이 장점입니다. 좁은 공간에 두개의 반응기를 놓고, 각기 다른 용량으로 반응을 진행할 수 있어서 편리합니다. 뿐만 아니라 써큘레이터 1대로 반응기를 2대 운용할 수 있어 경제적입니다. 온도 범위도 -20℃에서 145℃까지 가능합니다."

- Researcher, Here2Grow R&D Center


"연구 진행 중, 고객 요청이 있어 실험 과정을 대폭 수정해야 할 일이 있었습니다. Asynt사의 Datum 모델은 설정이 간단하고 재구성이 간편하여 연구 재조정에 필요한 시간과 비용을 절약할 수 있었습니다."

- Dr. Henry Brew, Here2Grow CEO


(주)플로켐은 Glass reaction 전문 기업인 영국 Asynt사의 대한민국 공식 파트너사입니다. 자켓반응기, 유리반응기와 관련하여 궁금하신 부분이 있으시면 언제든지 (주)플로켐으로 문의주세요. 고객 여러분의 Applciation에 최적화된 시스템을 추천해드립니다.

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