Ինչ է քիմիական ռեակտորներ. Տեսակները քիմիական ռեակտորների

Քիմիական ռեակցիա է մի գործընթաց, որը հանգեցնում է դարձի է reactants. Այն բնութագրվում է փոփոխություններ, որոնք թողունակության մեկ կամ ավելի ապրանքների այլ է, քան սկսելու: Քիմիական ռեակցիաներ են բազմազան: Այն կախված է տեսակից ռեագենտների, որ արդյունքում նյութի, պայմանների եւ ժամանակի սինթեզի, քայքայման, տեղահանման, isomerization, թթու-սոդայի, RedOx, եւ այլն եւ օրգանական գործընթացների:

Քիմիական ռեակտորներ են բաք նախատեսված իրականացնելու համար ռեակցիաներ զարգացնելու նպատակով վերջնական արտադրանքը: Նրանց դիզայն կախված է տարբեր գործոններից, եւ պետք է ապահովի առավելագույն եկամտաբերությունը առավել ծախսերի արդյունավետ կերպով.

տեսակներ

Գոյություն ունեն երեք հիմնական հիմնական մոդելները քիմիական ռեակտորների:

• Խմբաքանակի.
• Շարունակական թափահարած բաք (HPM):
• Plug-հոսքի ռեակտորի (ՊՖՀ):

Այս հիմնական մոդելները կարող են փոփոխվել, համաձայն պահանջների քիմիական գործընթացի:

խմբաքանակի ռեակտորը

Քիմիական միավորները այս տեսակի օգտագործվում են խմբաքանակի գործընթացների մի փոքրածավալ արտադրության, երկար արձագանքման ժամանակ, կամ որտեղ լավագույն ընտրությունը է հասնել, քանի որ որոշ պոլիմերացման գործընթացներում:

Այդ նպատակի համար, օրինակ, որ բովանդակությունը, որոնք agitated չժանգոտվող պողպատից անոթային ներքին աշխատանքային շեղբեր, գազի փուչիկները կամ միջոցով պոմպերի: Ջերմաստիճանի իրականացվում միջոցով ջերմային փոխանակման Բաճկոններ, ոռոգման սառնարաններով կամ պոմպային միջոցով ջերմային exchanger.

Խմբաքանակի ռեակտորներ ներկայումս օգտագործվում է քիմիական եւ սննդի վերամշակման ոլորտներում: Նրանց ավտոմատացում եւ օպտիմալացում ստեղծում բարդությունը, քանի որ դա անհրաժեշտ է համատեղել շարունակական եւ առանձին գործընթացներ:

Semi-խմբաքանակի քիմիական ռեակտորներ համատեղել աշխատանքը շարունակական եւ խմբաքանակի ռեժիմների. A bioreactor, օրինակ, պարբերաբար բեռնված եւ շարունակաբար ազատում ածխածնի երկօքսիդը, որը պետք է շարունակաբար հեռացվել: Նմանապես, երբ քլորացում ռեակցիան, երբ մեկը reactants է քլորի գազի, եթե ոչ վարչարարությունն շարունակաբար, որ հիմնական մասը գոլորշիանում է:

Ապահովելու համար մեծ արտադրության ծավալները հիմնականում օգտագործվում քիմիական ռեակտորներ կամ շարունակական մետաղական նավը հետ խառնիչով կամ շարունակական հոսքի.

Շարունակական թափահարած բաք ռեակտորը

հեղուկ ռեագենտներ, որոնք սնվում են չժանգոտվող պողպատից կոնտեյներով. Ապահովելու համար պատշաճ փոխգործակցության իրենց աշխատանքային բերան թափահարած. Այսպիսով, այս տիպի ռեակտորի որ ռեագենտներ շարունակաբար սնվում են առաջին ջրամբարի (ուղղահայաց, պողպատի), եւ ապա նրանք ստանում են հետագա, միաժամանակ ուշադիր mixing յուրաքանչյուր նավի վերաբերյալ. Չնայած նրան, որ կազմը խառնուրդ է միասնական յուրաքանչյուր տանկի համակարգում, որպես մի ամբողջ կոնցենտրացիան տատանվում է կոնտեյներ կոնտեյներով.

Միջին գումարը ժամանակ է, որ դիսկրետ գումարը reactant ծախսում է տանկի (նստավայրը ժամանակ) կարող է հաշվարկվել պարզապես բաժանելով ծավալը կոնտեյների դոլարի դիմաց միջին ծավալը փոխարժեքով հոսքի therethrough: Ակնկալվում է տոկոսային ավարտից ռեակցիայի հաշվարկվում է օգտագործելով քիմիական կինետիկայի:

Պատրաստված է չժանգոտվող պողպատից տանկերի կամ համաձուլվածքների եւ enamelled.

Որոշ կարեւոր ասպեկտները dmi

Բոլոր հաշվարկները կատարվում են հիմնված իդեալական Միքս. Արձագանքը ելնում է փոխարժեքի հետ կապված վերջնական կոնցենտրացիան: Ժամը հավասարակշռություն, հոսքի արագությունը պետք է հավասար լինի ծախսի, հակառակ դեպքում ջրամբարը լրիվ կամ դատարկ:

Հաճախ տնտեսապես ձեռնտու է աշխատել մի քանի սերիալը կամ զուգահեռ hpm. Չժանգոտվող պողպատից տանկ հավաքված մի կասկադի հինգ կամ վեց միավոր կարող է վարվել որպես plug հոսքի ռեակտորի. Սա թույլ է տալիս, որ առաջին միավորը գործել ավելի բարձր համակենտրոնացում ռեակտիվների եւ, հետեւաբար, ավելի բարձր արձագանքման փոխարժեքով: Բացի այդ, ջրամբարը կարող է տեղադրվում են ուղղահայաց պողպատից hpm մի քանի փուլով, փոխարեն գործընթացների անցկացված տարբեր անոթների.

Հորիզոնական բազմաստիճան կատարման ստորաբաժանման միջնորմով ուղղահայաց միջնապատերի տարբեր բարձրության, որի միջոցով խառնուրդ հոսում հեղեղները:

Երբ ռեագենտներ են վատ miscible կամ էականորեն տարբերվում է խտության մի ուղղահայաց բազմաստիճան ռեակտորի (ապակին `կնճռոտ կամ չժանգոտվող պողպատից) մի countercurrent ռեժիմում. Սա արդյունավետ շրջելի ռեակցիաների.

Որ փոքր fluidized մահճակալ է ամբողջովին խառնվում: Խոշոր առեւտրային fluidized-մահճակալ ռեակտորի ունի էապես միասնական ջերմաստիճանը բայց miscible blends եւ անվավեր պետություն եւ անցողիկ հոսքերի therebetween:

Քիմիական հոսքը ռեակտորը

ՊՖՀ - ռեակտոր (չժանգոտվող պողպատից), ջրով կը հեղեղեմ երկիրը մեկ կամ ավելի հեղուկ ռեագենտներ են pumped միջոցով խողովակի կամ խողովակի. Նրանք նաեւ կոչ գլանային հոսքը: Այն կարող է ունենալ բազմաթիվ խողովակների կամ խողովակները: The ռեագենտներ, որոնք սնվում շարունակաբար միջոցով մեկ ավարտին, իսկ արտադրանքը գալիս մյուսին: Քիմիական գործընթացներ են տեղի ունենում, քանի որ այն անցնում խառնուրդ:

The ՊՖՀ արձագանքը արագություն գրադիենտ համակարգը: անցքի շատ բարձր է, բայց մի նվազեցման կենտրոնացումը ռեագենտների եւ ապրանքի եկամտաբերության ավելացել բովանդակության slows իր արագությունը: Որպես կանոն, դինամիկ հավասարակշռության է հասել:

Բնորոշ են հորիզոնական եւ ուղղահայաց կողմնորոշումը ռեակտորի.

Երբ պահանջվում է ջերմային փոխանցման, անհատական խողովակները տեղադրվում են բաճկոնը կամ shell եւ խողովակ ջերմային exchanger օգտագործվում է: Վերջինի դեպքում, թունաքիմիկատները կարող են լինել կամ բնակարանային կամ խողովակի.

Տարաներ մետաղի հետ տրամագիծը մեծ nozzles կամ համանման bathtubs ՊՖՀ եւ լայնորեն օգտագործվում. Որոշ configurations օգտագործել առանցքային եւ ճառագայթային հոսքը, բազմակի մեմբրաններ հետ ինտեգրված ջերմափոխանակիչներ, հորիզոնական կամ ուղղահայաց դիրքում է ռեակտորի եւ այլն:

Նավը հետ ռեակտիվով կարող է լցված իներտ կամ կատալիտիկ մասնիկների մեծացնել interfacial շփումները է հետերոգեն ռեակցիայի.

Կարեւորվել է ՊՖՀ այն է, որ հաշվարկները չեն հաշվի առնել ուղղահայաց կամ հորիզոնական mixing - սա նշանակում »տերմինը plug հոսքի»: Այն, ռեագենտներ կարող է ներդրվի մեջ ռեակտորի ոչ միայն խորշիկ: Այսպիսով, դա հնարավոր է հասնել ավելի բարձր արդյունավետությունը EPA կամ նվազեցնել իր չափը եւ ծախսերի. Performance PSC սովորաբար ավելի բարձր է, քան այն, որ nrm նույն ծավալով: Համար հավասար արժեքների ծավալի եւ ժամանակի ռեակցիայի մխոց ռեակտորների կունենա ավելի տոկոս ավարտվածության քան ագրեգատների mixing.

դինամիկ հավասարակշռությունը

Մեծամասնության համար քիմիական գործընթացների անհնար է հասնել 100 տոկոսանոց ավարտը: Նրանց արագությունը նվազում է աճի այս ցուցանիշը մինչեւ այն պահը, երբ այդ համակարգը հասնում է դինամիկ հավասարակշռությունը (երբ ընդհանուր պատասխանը կամ փոփոխություն կազմի չի ունենում): Բանն այն է հավասարակշռության մեջ առավել համակարգերի պակաս է 100% գործընթացի ավարտից: Համար, այս պատճառով է, որ անհրաժեշտ է, որպեսզի տարանջատումը գործընթացը, ինչպիսիք են թորում, առանձնացնել մնացած ռեագենտները կամ-արտադրանքի թիրախ. Այս ռեագենտներ երբեմն կարող են reused գործընթացի սկզբում, օրինակ, ինչպես, օրինակ, Haber գործընթացում:

Դիմումի EPA

Plug հոսքի ռեակտորներ օգտագործվել քիմիական փոխակերպման միացությունների ընթացքում իրենց շարժման միջոցով համակարգի, հիշեցնող մի խողովակ, նպատակով մասշտաբային, արագ, համասեռ կամ տարասեռ ռեակցիաների, շարունակական արտադրական գործընթացներին եւ երբ ազատելու մեծ քանակությամբ ջերմության.

Իդեալական ՊՖՀ ունի ֆիքսված կացության ժամանակ, այսինքն, ցանկացած հեղուկ (մխոց) ժամանում է t ժամանակում, դա թողնում է ժամանակի t + τ, որտեղից τ - .. Residence ժամանակ գործարանի.

Քիմիական ռեակտորների այս տեսակի տիրապետում բարձր մակարդակների կատարման շուրջ երկար ժամանակ, ինչպես նաեւ գերազանց ջերմային փոխանցման: Այն թերությունները ՊՖՀ է դժվարությունը մոնիտորինգի ջերմաստիճանը գործընթացի, որը կարող է հանգեցնել անցանկալի ջերմաստիճանի տարբերությունների, եւ դրանց բարձր գնով:

կատալիտիկ ռեակտորներ

Թեեւ միավորները այս տիպի հաճախ իրականացվում է ձեւով EPA, նրանք պահանջում են ավելի բարդ խնամք: Փոխարժեքը կատալիտիկ արձագանքը համամասնական չափով կատալիզատոր հետ շփման քիմիկատների. Այն դեպքում, ամուր կատալիզատոր եւ հեղուկ reactant համամասնական արագությամբ գործընթացների առկա տարածքում, մուտքագրելուն քիմիական նյութերի եւ արտադրանքի, եւ ընտրությունը կախված է ներկայությամբ անհանգիստ mixing.

Որ կատալիտիկ արձագանքը իրականում հաճախ բազմաքայլ: Ոչ միայն նախնական ռեագենտներ արձագանքել է կատալիզատորի: Նրա հետ արձագանքել եւ որոշ միջանկյալ.

Պահվածքը կատալիզատորների կարեւոր է նաեւ կինետիկայի այս գործընթացի, հատկապես բարձր նավթաքիմիական ռեակցիաներում, քանի որ նրանք են ապաակտիվացված է այրման, coking եւ նմանատիպ գործընթացների:

Դիմում նոր տեխնոլոգիաների

SAR օգտագործվում է փոխակերպման biomass. Ի փորձերի բարձր ճնշման ռեակտորների օգտագործվում են: Ճնշումը նրանց կարող է հասնել 35 ՄՊա: Օգտագործելով բազմաթիվ չափերի է տարբեր կացության ժամանակ 0.5-ից 600 վայրկյան. Հասնել ջերմաստիճանը գերազանցող 300 ° C, որն օգտագործվում էլեկտրական բուռն ռեակտորների: կենսազանգվածը կերում իրականացվում է hplc-պոմպերով:

PSC աերոզոլային նանոմասնիկներ

Կա զգալի հետաքրքրություն է սինթեզի եւ օգտագործումը նանոմասնիկների տարբեր նպատակներով, այդ թվում, բարձր եւ համաձուլվածքների հաստ ֆիլմերի դիրիժորների համար էլեկտրոնիկայի ոլորտում. Այլ ծրագրեր են չափումը մագնիսական ընկալունակություն, փոխանցման է հեռու ինֆրակարմիր եւ միջուկային մագնիսական ռեզոնանսի: Համար, այս համակարգերի համար անհրաժեշտ է արտադրել վերահսկվող մասնիկների չափը: Նրանց տրամագիծը սովորաբար տատանվում է 10-ից 500 նմ.

Շնորհիվ իրենց չափի, ձեւի եւ բարձր տեսակարար մակերեսով այդ մասնիկների կարող են օգտագործվել արտադրության կոսմետիկ գունանյութերի, թաղանթների, կատալիզատորների, կերամիկա, կատալիտիկ եւ photocatalytic ռեակտորների. Application օրինակները նանոմասնիկների ներառում է Sno ₂ ածխածնի օքսիդը սենսորների, TiO ₂ մանրաթելեր, Sio ₂ colloidal silica եւ օպտիկական մանրաթելեր, C համար ածխածնի fillers ի անվադողերի, Fe է ձայնագրման նյութական, Նի մարտկոցի եւ, փոքր գումարների, պալադիում, մագնեզիում եւ բիսմուտ: Բոլոր այդ նյութերը, որոնք սինթեզվում է աերոզոլների ռեակտորների. Բժշկության մեջ, նանոմասնիկներ օգտագործվում են կանխարգելման եւ բուժման վերքը վարակների, արհեստական ոսկրային իմպլանտի, ինչպես նաեւ Պատկերում ուղեղի.

օրինակ, արտադրության

Համար կավահող մասնիկները ներքո argon հոսքի, հագեցած է մետաղի cooled է RAC 18 մմ տրամագծով եւ 0.5 մ երկարությամբ, ջերմաստիճանը 1600 ° C է 1000 ° C / վ: Քանի որ գազը միջով անցումը ռեակտորի գալիս նուկլեացմամբ եւ աճի Ալյումինա մասնիկների. Հոսքը փոխարժեքը 2 DM ³ / րոպե եւ ճնշման է 1 ATM (1013 Պա): Քանի որ գազը cooled եւ շարժումը դառնում է supersaturated, որը հանգեցնում է ի հայտ մասնիկների բախումների եւ շոգի մոլեկուլների կրկնվող, մինչեւ մասնիկը հասնում է կրիտիկական չափը: Քանի որ այն շարժվում միջոցով գազի supersaturated ալյումինե մոլեկուլների խտացնել վրա մասնիկների, մեծացնելով նրանց չափը: