大宗化學品 (Bulk Chemicals)
模擬高流量連續攪拌式混合器 (Continuous Stirred Mixers) 與攪拌槽反應器 (Tank
Reactors),針對大規模生產的應用進行分析與優化。
精細化學品 (Specialty Chemicals)
探討反應動力學
(Reaction Kinetics) 與質量傳輸 (Mass Transport),並用於設計抽取 (Extraction) 及蒸餾 (Distillation) 等精細化工程序,協助開發高價值精細化產品。
生物科技與製藥 (Biotechnology and Pharmaceuticals)
透過模擬藥物在組織與膜間的傳輸與反應過程,優化生技及製藥應用的產品設計與製程,例如組織輸藥、釋放速率與藥效評估。
食品加工 (Food Processing)
模擬殺菌
(Pasteurization) 過程中的熱傳 (Heat Transfer) 與化學反應,並可應用於食品產業如乾燥 (Drying)、烹調 (Cooking) 與發酵 (Fermentation) 等不同製程的研究與優化。
石化產業 (Petrochemical)
分析填充床反應器 (Packed Bed Reactors) 中的觸媒失活 (Catalyst
Deactivation) 與壓力損失 (Pressure Loss) 問題,協助最佳化反應器設計與操作條件。
環境技術 (Environmental Technology)
研究如何利用吸附 (Adsorption)、膜過濾 (Membrane Filtration) 與結晶 (Crystallization) 等分離程序,去除廢水與廢氣中的污染物,達到更高效的淨化效果。
半導體 (Semiconductors)
探討化學氣相沉積 (CVD, Chemical Vapor Deposition) 裝置中流體流動
(Fluid Flow) 與反應動力學,評估其在 CVD 爐舟
(Boat Reactor) 中的成長速率,以實現關鍵製程的最佳化。
消費性產品 (Consumer Products)
分析層流
(Laminar Flow) 下的靜態混合器 (Static Mixers) 設計,例如在環氧樹脂 (Epoxies)、矽膠 (Silicones) 和壓克力樹脂 (Acrylic Resins) 等配方混合過程中,協助達成理想的乳化特性。
聚合物產業 (Polymers)
模擬聚合物製程中各種關鍵步驟,如反應物溶解 (Dissolution)、聚合 (Polymerization)、固化 (Curing) 以及最終產物過濾 (Filtration),全面評估與優化生產效益。
農業化學品 (Agricultural Chemicals)
針對肥料、農藥與除草劑等生產流程,分析最佳化的反應條件與反應器設計,提升農用化學品之品質與生產效率。
建模策略與流程總覽
Overview of the Modeling Strategy and Workflow
在科學與工程領域中,若要對真實的化學反應系統進行精準描述,往往必須同時考量傳輸現象 (Transport Phenomena) 與化學反應 (Chemical
Reactions)。Chemical Reaction Engineering Module 內建了一套完整功能,支援典型的化工與化學研究流程,包括以下漸進式步驟:
1.
在理想且完美混合 (Perfectly Mixed) 系統中研究反應機構 (Reaction Mechanisms)
2.
計算動力學 (Kinetic)、熱力學
(Thermodynamic) 與傳輸性質 (Transport Properties)
3.
將研究範圍拓展至空間相關 (Space-Dependent) 的系統組件,包含:
化學物種的傳輸 (Transport
of Chemical Species)
熱傳 (Heat Transfer)
流體流動 (Fluid Flow)
電動力效應
(Electrokinetic Effects)
這樣的工作流程不僅能應用在涉及化學反應的多種領域,也可用於不同尺度 (Scales) 的模擬,例如奈米科技 (Nanotechnology)、微反應器 (Microreactors)、環境研究 (Environmental
Studies) 與地球化學 (Geochemistry) 等。從模型定義到結果呈現的整個過程,都能在軟體中被紀錄與追蹤,提升透明度與重現性。
表面反應與多相觸媒 (Surface Reactions and Heterogeneous Catalysis)
表面反應 (Surface Reactions) 常見於異相觸媒 (Heterogeneous
Catalysis) 與化學氣相沉積 (CVD, Chemical Vapor Deposition) 等程序,如哈柏法 (Haber–Bosch Process) 製氨、微感測器
(Microsensors) 的痕量物質吸附偵測等。
- 在傳輸–反應 (Transport-Reaction) 模型中,表面反應通常透過邊界方程式
(Boundary Equations) 與體相傳輸的邊界條件 (Boundary
Conditions) 耦合。
- 在多孔介質 (Porous
Media) 中的表面反應,可視為均相 (Homogeneous) 反應模式的延伸,藉由考量比表面積 (Specific Surface Area) 與有效傳輸性質
(Effective Transport Properties)。
- Module 內建多相觸媒模型
(Heterogeneous Catalysis Models):可針對邊界表面反應或分佈於均質化多孔介質
(Homogenized Porous Catalyst) 的表面反應進行模擬。並支援多尺度
(Multiscale) 模型,用於描述包含微孔 (Microporous) 與巨孔 (Macroporous) 結構的觸媒床。