Çfarë është reaktorët kimike? Llojet e reaktorëve kimike

Reaksioni kimik është një proces që të çon në konvertimin e reactants. Ajo është e karakterizuar nga ndryshimet, që të japin një ose më shumë produkte të tjera se fillimit. Reaksionet kimike janë të ndryshme. Varet nga lloji i reactants, substancë që rezulton, kushteve dhe koha e sinteza, dekompozimit, zhvendosjet isomerization, acid-alkali, Redox, etj dhe proceset organike.

Reaktorët kimike janë tank të destinuara për kryerjen e reagime për të zhvilluar produktin përfundimtar. Dizajni i tyre varet nga faktorë të ndryshëm dhe duhet të sigurojë rendimentin maksimal të më mënyrë me kosto efektive.

llojet

Ka tre modele kryesore themelore të reaktorëve kimike:

• Batch.
• tank vazhdueshme nxitën (HPM).
• reaktor Plug-rrjedhës (PFR).

Këto modele themelore mund të ndryshohet në përputhje me kërkesat e procesit kimik.

reaktor Batch

Njësitë kimike të këtij lloji janë përdorur në proceset grumbull në një prodhim në shkallë të vogël, një kohë të gjatë reagimit apo ku selektivitetit të mirë është arritur, si në disa procese polimerizim.

Për këtë qëllim, për shembull, përmbajtja e të cilave janë shqetësuar inox enë çeliku blades e brendshme të punës, flluska me gaz ose me anë të pompave. kontrollit të temperaturës kryhet nëpërmjet xhaketa shkëmbimit të nxehtësisë, frigoriferë ujitjes apo pompimit përmes një exchanger ngrohjes.

reaktorë grumbull aktualisht përdoret në industrinë kimike dhe përpunimin e ushqimit. Automatizimi dhe optimization tyre krijon kompleksitetin, pasi ajo është e nevojshme për të kombinuar proceset e vazhdueshme dhe diskrete.

Semi-grumbull reaktorët kimike të kombinuar punën në mënyra të vazhdueshme dhe grumbull. Një Bioreactor, për shembull, janë të ngarkuar në mënyrë periodike dhe të vazhdueshme liron dioksid karboni, e cila duhet të hiqet vazhdimisht. Në mënyrë të ngjashme, kur reagimi klorinimit, kur një nga reactants është gazi klor, nëse nuk administrohet në mënyrë të vazhdueshme, pjesa më e madhe e saj avullohet.

Për të siguruar vëllime të mëdha të prodhimit të përdorura reaktorë kryesisht kimike ose anije të vazhdueshëm metalike me një fajtor apo një rrjedhë të vazhdueshme.

Continuous reaktor trazuar tank

reactants lëngshme janë ushqyer në një enë çeliku inox. Për të siguruar ndërveprimin e duhur të tehut të tyre të punës trazuar. Kështu, në këtë lloj të reaktorit të reactants janë ushqyer vazhdimisht në rezervuarin e parë (vertikal, çeliku), dhe pastaj ata marrin në të mëvonshëm, përzierjen njëkohësisht me kujdes në çdo enë. Megjithëse përbërja e përzierjes është uniforme në secilin rezervuari ne sistemin si një përqendrim gjithë varion nga enë të enës.

Sasia mesatare e kohës që shuma diskrete e reagent kalon në tank (koha e qëndrimit) mund të llogaritet thjeshtë duke pjesëtuar vëllimin e enës me një normë mesatare volumetrike e neper te rrjedhin. përqindja e pritshme e përfundimit të reagimit është llogaritur duke përdorur kinetike kimike.

Made e tanke çelik inox apo lidhjeve dhe emaluar.

Disa aspekte të rëndësishme të DMI

Të gjitha llogaritjet janë kryer bazuar në një përzierje ideal. Reagimi ardhurat në një normë në lidhje me përqëndrimin përfundimtar. Në ekuilibër, prurja duhet të jetë e barabartë me normën e rrjedhës, përndryshe rezervuari është plot ose bosh.

Shpesh ekonomikisht më i favorshëm për të punuar me disa HPM serik ose paralel. tanke çelik të mbledhura në një ujëvarë të pesë apo gjashtë njësi mund të sillet si një reaktor të rrjedhës plug. Kjo lejon njësia e parë për të operuar me një përqendrim më të lartë të reagents dhe, rrjedhimisht, një normë më të lartë të reagimit. Gjithashtu, rezervuari mund të vendoset vertikale Hpm çeliku disa faza, në vend të proceseve të kryera në anije të ndryshme.

Në njësinë horizontal ekzekutimit shumëshkallëshe e ndarë nga mure vertikale ndarje e lartësi të ndryshme, përmes të cilit përzierja rrjedh kaskadat.

Kur Reaktantët janë të dobët miscible ose tepër të ndryshojnë në dendësinë e një reaktor vertikale shumëshkallëshe (qelqi-rreshtuan ose Çelik) në një mënyrë kundërrymë. Kjo është efektive për reagimet kthyeshëm.

Shtrat i vogël lëngëzuar është plotësisht i përzier. Large komerciale reaktor fluidized-krevat ka një temperaturë të njëjta thelbësore, por blends miscible dhe gjendjen zëvendësuar dhe rrjedh rastit ndermjet tyre.

reaktor rrjedha kimike

PFR - një reaktor (çelik), ku njeri apo me shume likuide Reaktantët duke derdhur përmes një tub ose tub. Ata janë quajtur edhe rrjedhjen tuba. Ajo mund të ketë tuba të shumëfishta apo tubave. Reaktantët janë ushqyer vazhdimisht nëpërmjet një fund, dhe produktet vijnë nga një tjetër. proceset kimike të bëhet si ajo kalon përzierje.

PFR Reagimi shpejtësia sistem gradient: gji është shumë e lartë, por me një reduktim në përqendrimin e reactants dhe jepnin produktit rritur përmbajtjen ngadalëson shpejtësinë e saj. Në mënyrë tipike, ekuilibri dinamik është arritur.

Tipike janë orientimi horizontal dhe vertikal i reaktorit.

Kur transferimi kërkohet të ngrohjes, tubat individuale janë vendosur në xhaketë apo shell dhe ngrohjes tub exchanger është përdorur. Në rastin e fundit, kimikatet mund të jetë ose në strehim ose në tub.

Enë prej metali me një nozzles diametër të mëdha ose PFR ngjashme vaska dhe e përdorur gjerësisht. Në disa konfigurime përdorin rrjedhjen axial dhe radiale, membranat shumta me exchangers ngrohjes integruar, pozicion horizontal ose vertikal të reaktorit dhe kështu me radhë.

Enë me një reagent të mbushet me lëndë inerte ose katalitik të grimcave për të rritur kontaktin interfacial në reaksion heterogjene.

Rëndësia e PFR është se llogaritjet nuk marrin parasysh përzierjen vertikale apo horizontale - kjo nënkuptohet me termin "rrjedhës së plug". Reaktantët mund të futet në reaktorin jo vetëm gji. Kështu, është e mundur për të arritur efikasitet më të lartë të EPA ose zvogëluar madhësinë e saj dhe koston. PSC Performance është zakonisht më e lartë se ajo e MKR të njëjtin vëllim. Për vlerat e barabarta të vëllimit dhe kohës në reaktorët reagimi piston do të ketë një përqindje më të lartë të përfundimit sesa në agregatet përzierjen.

ekuilibri dinamik

Për shumicën e proceseve kimike është e pamundur për të arritur 100 për qind përfundimin. shpejtësia e tyre zvogëlohet me një rritje ky indeks deri në momentin kur sistemi arrin një ekuilibër dinamik (kur reagimi i plotë ose ndryshim në përbërjen nuk do të ndodhë). Pika e ekuilibrit në shumicën e sistemeve është më pak se 100% përfundimi i procesit. Për këtë arsye është e nevojshme për të bërë procesin e ndarjes të tilla si distilim, për të ndarë reagentet e mbetura ose nënproduktet e objektivit. Këto reagents nganjëherë mund të ripërdoren në fillim të procesit, p.sh., të tilla si procesi Haber.

Zbatimi i EPA

Reaktorët e rrjedhës Plug përdoren për konvertimin kimike të komponimeve gjatë lëvizjes së tyre përmes sistemit, i ngjan një tub, me qëllim të shkallë të gjerë, reagime të shpejtë, homogjene ose heterogjene, proceseve të vazhdueshme të prodhimit dhe kur liruar sasi të mëdha të nxehtësisë.

PFR ideal ka një kohë qëndrimi të caktuar, pra, çdo të lëngshme (pistoni) mbërritjes në kohën t, ajo e lë në kohën t + τ, ku τ - .. kohën e qëndrimit në fabrikë.

Reaktorët kimike e këtij lloji posedojnë nivele të larta të performancës për periudha të gjata kohore, si dhe transferimin e shkëlqyer ngrohjes. Disavantazhet e PFR është vështirësia e monitorimit temperaturën e procesit që mund të çojë në dallimet padëshirueshme të temperaturës, si dhe koston e tyre të lartë.

reaktorët katalitik

Edhe pse njësitë e këtij lloji janë realizuar shpesh në formën e EPA, ata kërkojnë kujdes më komplekse. E shkallës së reagimit katalitik është proporcionale me sasinë e katalizator në kontakt me kimikatet. Në rastin e një katalizator të ngurta dhe të lëngshme reagent është proporcionale me shpejtësinë e proceseve të zonës në dispozicion, në hyrje të kimikateve dhe produkteve, dhe zgjedhja varet nga prania e përzierjen trazuar.

Reagimi katalitik është në fakt shpesh një multi-hap. Jo vetëm Reaktantët e fillestare reagojnë me katalizator. Me të reagojnë dhe disa nga intermediates.

Sjellja e katalizatorët është gjithashtu e rëndësishme në kinetika e këtij procesi, sidomos në reagimet e larta petrokimike, pasi ato janë çaktivizuar nga sintering, coking dhe procese të ngjashme.

Aplikimi i teknologjive të reja

SAR është përdorur për konvertimin e biomasës. Në eksperimentet e reaktorëve të presionit të lartë janë përdorur. Presioni në to mund të arrijnë 35 MPa. Përdorimi i madhësive të shumta të ndryshojnë kohën e qëndrimit nga 0.5 deri në 600 sekonda. Për të arritur temperaturat më të madhe se 300 ° C është përdorur me reaktorëve nxehtë elektrike. ushqim biomasa është kryer nga HPLC-pompave.

Nanogrimca e KDP-aerosol

Ka një interes të konsiderueshëm në sintezën dhe përdorimin e nanoparticles për qëllime të ndryshme, duke përfshirë lidhjeve të lartë dhe një të trasha përçuesve film për industrinë elektronike. Aplikacionet tjera përfshijnë matjen e ndjeshmërisë magnetike, transmetimin në infra të kuqe dhe bërthamore rezonancë magnetike. Për këto sisteme është e nevojshme për të prodhuar një madhësi grimce kontrolluar. Diametri i tyre zakonisht në varg prej 10 deri në 500 nm.

Për shkak të madhësisë së tyre, formës dhe zona të lartë të veçanta sipërfaqe të këtyre grimcave mund të përdoret për prodhimin e pigmenteve kozmetike, membranat, katalizator, qeramika, katalitik dhe reaktorët photocatalytic. Shembuj Aplikimi i nanoparticles përfshijnë Sno ₂ për sensorë monoksidi i karbonit, Tio ₂ fibra, Sio ₂ silicë colloidal dhe fibrave optike, C për mbushëse karbonit në goma, Fe për materiale regjistrimin, bateri Ni dhe, në sasi të vogla, paladium, magnez dhe bismut. Të gjitha këto materiale janë sintetizuar në reaktorët aerosol. Në mjekësi, nanoparticles janë përdorur për parandalimin dhe trajtimin e infeksioneve të përdredhura, implantet artificiale kockave, si dhe për të imazhit të trurit.

shembulli i prodhimit

Për grimcat e aluminit sipas një rryme argon, i ngopur me të metalit është ftohur në RAC 18 mm në diametër dhe 0.5 m gjatësinë e temperaturë prej 1600 ° C në 1000 ° C / s. Si kalimi të gazit përmes reaktorin vjen nucleation dhe rritjen e grimcave aluminit. Prurja e 2 dm ³ / min dhe presioni është 1 atm (1013 PA). Si gazi është ftohur dhe lëvizja bëhet supersaturated, e cila çon në shfaqjen e grimcave nga goditjet dhe molekulave avullit të përsëritet derisa grimcë arrin një madhësi kritike. Si ajo lëviz nëpër gazit molekulat supersaturated alumini trash mbi grimcave, duke rritur madhësinë e tyre.