Kimyasal reaktörler nedir? Kimyasal reaktörlerin türleri

Kimyasal reaksiyon reaktanların dönüşüme yol açan bir süreçtir. Bu başlangıç dışında bir ya da daha fazla ürün elde değişiklikler ile karakterizedir. Kimyasal reaksiyonlar çeşitlidir. Bu reaktiflerin, elde edilen madde, koşullar ve sentez, ayrıştırma, yer değiştirme, izomerizasyon, asit, alkali, redoks vs. ve organik işlemlerin zaman türüne bağlıdır.

Kimyasal reaktörler nihai ürünü geliştirmek için reaksiyonların gerçekleştirilmesi amaçlanan tankı bulunmaktadır. Onların tasarım çeşitli faktörlere bağlıdır ve en maliyet etkin şekilde maksimum verim sağlamalıdır.

türleri

Kimyasal reaktörlerin üç ana temel model vardır:

• Toplu.
• Sürekli karıştırmalı tank (HPM).
• Plug-akış reaktörü (PFR).

Bu temel modeller kimyasal sürecin gereklerine uygun olarak değiştirilebilir.

Toplu reaktörü

Bu tür kimyasal birimler bazı polimerizasyon işlemlerinde olduğu gibi, küçük ölçekli üretimi, uzun bir reaksiyon süresi ya da burada en iyi seçimlilik elde edilir de toplu işlemler kullanılmaktadır.

Bu amaçla, örneğin, içeriği ajite paslanmaz çelik kap iç çalışma bıçakları, gaz kabarcıkları veya pompalar vasıtasıyla bulunmaktadır. Sıcaklık kontrolü, bir ısı eşanjörü içinden ısı değişim ceket, sulama buzdolabı veya pompalanması yoluyla gerçekleştirilir.

Kesikli reaktörler anda kimyasal ve gıda işleme endüstrilerinde kullanılan. sürekli ve ayrık süreçlerini birleştirmek için gerekli olduğundan Onların otomasyon ve optimizasyonu, karmaşıklığı yaratır.

Yarı parti kimyasal reaktörler sürekli ve yığın modunda iş birleştirmek. Bir biyo-reaktör, örneğin, periyodik olarak yüklenir ve kesintisiz olarak çıkarılmalıdır karbon dioksit, açıklamaları vardır. Sürekli uygulanmazsa reaktan, klor gazı olduğunda, Benzer şekilde, klorinasyon reaksiyonu, bunun toplu buharlaştığında.

Bir karıştırıcı veya bir sürekli akış ile esas olarak kimyasal reaktörler ya da sürekli metal kap kullanılan büyük üretim hacmi sağlamak.

Sürekli karıştırmalı tank reaktörü

sıvı reaktanlar paslanmaz çelik bir kaba beslenir. karıştırıldı kendi çalışma kanadın düzgün bir etkileşim sağlamak. Bu nedenle, bu reaktör tipinde reaktanlar sürekli bir şekilde birinci hazne (dikey, çelik) beslenir ve daha sonra eş zamanlı olarak dikkatli bir şekilde, her bir kap içinde karıştırılması, daha sonra içine almak. kompozisyonu ne kadar karışımın üniform sistemindeki her bir tanktaki bütün bir konsantrasyon kaptan kaba değişir.

reaktantın ayrık miktarı tankı (kalış süresi) geçirdiği ortalama süre akışına bir ortalama hacimsel oranda kabın hacmini bölünmesiyle hesaplanabilir. Reaksiyonun tamamlanmasından beklenen yüzde kimyasal kinetik kullanılarak hesaplanır.

paslanmaz çelik tank veya alaşımların ve emaye kaplı yapılmış.

DMI önemli yönlerinden bazıları

Tüm hesaplamalar ideal karışımı dayalı yapılmaktadır. Reaksiyon son konsantrasyona bağlı bir hızda ilerler. Dengede, akış hızı, aksi rezervuar dolu ya da boş, akış oranına eşit olmalıdır.

birkaç seri ya da paralel HPM çalışmak için genellikle ekonomik açıdan avantajlı. Beş ya da altı adet kademeli toplanan paslanmaz çelik tanklar, bir tapa akış reaktörü olarak davranabilirler. Bu birinci birim daha yüksek bir reaktif konsantrasyonunun ve dolayısıyla, daha yüksek bir reaksiyon hızı ile çalışmasını sağlar. Ayrıca, rezervuar yerine çeşitli kaplarda gerçekleştirilen işlemlerin, dikey çelik HPM birkaç aşamadan yerleştirilebilir.

farklı bir yüksekliğe dikey bölme duvarları ile paylaştırıldı yatay çok kademeli uygulama ünitesi olarak, içinden karışım kaskadlar akar.

Reaktanlar esas kötü karışabilir veya bir ters akım modunda dikey çok kademeli reaktörün (cam astarlı veya paslanmaz çelik) yoğunluğu farklıdır. Bu geri dönüşlü reaksiyonlar için etkilidir.

küçük akışkan yatak tamamen karışır. Büyük ticari akışkan yataklı reaktör esas olarak muntazam bir sıcaklık ancak karışabilir karışımları ve yerini durumu vardır ve geçici aralarında akar.

Kimyasal akış reaktörü

PFR - bir ya da daha çok sıvı reaktanların bir boru ya da tüp vasıtasıyla pompalanır, burada, bir reaktör (paslanmaz çelik). Ayrıca boru biçimindeki akış olarak adlandırılmaktadır. Bu, birden fazla boru veya tüp olabilir. Reaksiyona giren maddeler bir ucu boyunca sürekli olarak beslenir ve ürün diğerinden gelir. Kimyasal işlemler bu karışım geçtiği olarak yer alır.

PFR reaksiyon hızı gradyan sistemi: giriş çok yüksektir, ama reaksiyona giren maddeler ve ürün verimi konsantrasyonundaki bir azalma ile içerik hızını yavaşlatır artmıştır. Tipik olarak, dinamik denge elde edilir.

Tipik reaktörün yatay ve dikey yönlendirme vardır.

gereken ısı transferi, tek tek tüpler ceket veya kabuk ve borulu ısı dönüştürücünün içine yerleştirildiği zaman kullanılır. Son bahsedilen durumda, kimyasal gövde içinde veya boru şeklinde olabilir.

büyük çaplı bir meme ya da benzer küvetler PFR ve yaygın olarak kullanılan, metal ile kaplar. Bazı yapılandırmalarda böylece entegre ısı değiştiriciler, reaktörün, yatay ya da dikey bir konum ile eksensel ve radyal akış, çok membranlar kullanılır.

bir reaktif ile bir kap içinde ara yüzey temasını arttırmak için, atıl ya da katalitik parçacık madde ile doldurulabilir heterojen reaksiyon.

PFR'nin önemi hesaplamaları dikkate dikey veya yatay karıştırma almak kalmamasıdır - Bu terimin "tapa akış" ile kastedilen. Reaksiyona giren maddeler reaktörden sadece giriş sokulabilir. Bu nedenle, EPA yüksek verim elde etmek ya da boyutunun ve maliyetinin azaltılması mümkündür. Performans PSC aynı hacimde NRM daha genellikle yüksektir. Reaksiyon pistonu reaktörlerde hacim ve zaman eşit değerleri için karıştırma agregaların daha tamamlanması yüksek bir yüzdesine sahip olacaktır.

dinamik denge

Kimyasal işlemlerin çoğunluğu için yüzde 100 tamamlanmasını sağlamak imkansızdır. Bunların hızlı bir artış sistemi dinamik bir denge (bileşimdeki toplam yanıt veya değiştirmek oluşmaz) ulaştığı andan bu endeksi azalır. Çoğu sistemlerde bir denge noktası işleminin% 100'den daha az tamamlanmasıdır. Bu nedenle, kalan reaktif ayrı ya da yan ürünleri hedefin için, damıtma gibi ayırma işlemi yapmak için gereklidir. Bu reaktifler, bazen Haber işlem olarak, örneğin, işlemin başında tekrar edilebilir.

EPA uygulama

Düzensiz akış reaktörleri büyük ölçekli, hızlı, homojen ya da heterojen reaksiyonlar, kesintisiz üretim yöntemlerinin amacına yönelik olarak, bir tüp benzeyen, sistem yoluyla hareket esnasında bileşiklerin kimyasal dönüşümü için kullanılan ve ısı büyük miktarda serbest zaman.

bitkide .. Bekleme süresi - İdeal PFR sabit bir kalma süresine sahip olan, yani, t ulaşan herhangi bir sıvı (pistonlu), zaman t + r, τ bırakır.

Bu tür kimyasal reaktörler, uzun zaman süreleri boyunca, yüksek performans seviyeleri, yanı sıra mükemmel ısı transferi sahiptirler. PFR dezavantajları arzu edilmeyen sıcaklık farklılıkları ve bunların daha yüksek maliyete neden olur işleminin sıcaklığının izlenmesi zorluğudur.

katalitik reaktörleri

Bu tip üniteler genelde EPA şeklinde uygulanmaktadır rağmen, daha karmaşık bakım isterler. Katalitik reaksiyon hızı kimyasal maddeler ile temas katalizör miktarı ile orantılıdır. bir katı madde katalizörü ve sıvı tepkime maddesi halinde süreçleri mevcut alana, kimyasallar ve ürünlerin giren hızı ile orantılıdır, ve seçim türbülans varlığına bağlıdır.

katalitik tepkime genellikle, aslında çok adımdır. yalnızca ilk reaktifler katalizör ile reaksiyona değildir. Onunla tepki ve bazı ara.

bunlar sinterleme, koklaşma ve benzeri işlemler ile deaktive edilir gibi katalizörlerin davranışı, özellikle yüksek petrokimya reaksiyonlarda, ayrıca, bu prosesin kinetik önemlidir.

Yeni teknolojilerin uygulanması

SAR biyokütle dönüştürülmesi için kullanılır. Yüksek basınç reaktörlerin deneylerde kullanılır. bunların içindeki basınç 35 MPa'yı ulaşabilir. Birden fazla boyut 0.5 ile 600 saniye arasında kalma süresini değiştirmek için. 300 ° C'yi aşan sıcaklıklara ulaşmak için elektrikle ısıtılan reaktör kullanılır. biyokütle beslemesi HPLC pompalar ile gerçekleştirilir.

PSC aerosol nanopartiküller

önemli bir sentez ilgi ve yüksek alaşımları ve bir kalın film iletkenleri içeren çeşitli amaçlar için nano parçacıkların kullanımı bulunmaktadır elektronik endüstrisi. Diğer uygulamalar infrared ve nükleer manyetik rezonans manyetik hassasiyet ölçümü, iletim yer alır. Bu sistemler için kontrollü bir parçacık boyutuna üretmek için gereklidir. genellikle 10 ila 500 nm aralığında Bunların çapı.

Nedeniyle, boyut, şekil ve bu parçacıkların, yüksek spesifik yüzey alanına kozmetik pigmentler, membranlar, katalizörler, seramik, katalitik ve fotokatalitik reaktör üretimi için de kullanılabilir. Nanopartiküllerin uygulama örnekleri lastik karbon dolgu maddeleri, karbon monoksit sensörleri SnO _{2, TiO2} lifler, _SİO2 kolloidal silis ve optik lifler, C arasında, Fe küçük miktarlarda kayıt malzemesi, Ni pil ve, paladyum, magnezyum ve bizmut. Tüm bu malzemeler, aerosol reaktörlerde sentezlenir. Tıpta, nanopartiküller yanı sıra beyin görüntüleme için, önleme ve yara enfeksiyonları, suni kemik implantları tedavisinde kullanılmaktadır.

örnek üretimi

Bir argon akımı altında, alüminyum parçacıkları için, doymuş metal RAC çapı 18 mm ve 1000 ° C / s ile 1600 ° C'lik bir sıcaklıkta, 0.5 m uzunlukta soğutulur. reaktör boyunca gaz geçiş çekirdeklenme ve alumina partiküllerinin büyümesi gelirken. 2 ^dm3 / dk ve basınç akış hızı 1 atm (101.3 Pa). Gaz soğutuldu ve hareket parçacık kritik boyut ulaşıncaya kadar tekrar çakışması ve buhar moleküllerinin taneciklerin ortaya çıkmasına neden olan, süper-doymuş hale gibi. bu süper-doymuş alüminyum moleküllerinin taneciklerin üzerinde sıvılaştırma, gaz boyunca hareket eder, bunların boyutunu arttırır.