Kas ir ķīmiskie reaktori? Veidi ķīmisko reaktoru

Ķīmiskā reakcija ir process, kas noved pie konversijas reaģenti. To raksturo ar izmaiņām, kas, veidojot vienu vai vairākus produktus, kas nav uzsākšanas. Ķīmiskās reakcijas ir dažādi. Tas ir atkarīgs no reaģentiem, iegūto vielu, nosacījumiem un laiku sintēze, sadalīšanās, nobīdes, izomerizāciju, skābju-sārmu, Redox, utt un organiskajiem procesiem tipam.

Ķīmiskie reaktori ir tvertne paredzēta, lai veiktu reakciju, lai attīstītu gala produktu. To dizains ir atkarīgs no dažādiem faktoriem, un jāsniedz maksimālu atdevi izmaksu ziņā visefektīvākajā veidā.

veidi

Ir trīs galvenie pamata modeļi ķīmiskajos reaktoros:

• Partijas.
• Continuous maisīja tvertne (HPM).
• Plug-plūsmas reaktors (PFR).

Šie pamata modeļus var mainīt saskaņā ar ķīmiskā procesa prasībām.

pakešreaktors

Ķīmiskie vienības Šāda veida tiek izmantotas partijās pie maza mēroga ražošanu, ilgu reakcijas laiku vai kur vislabāk selektivitāte ir sasniegts, jo daži polimerizācijas procesos.

Šim nolūkam, piemēram, saturu, kas ir uztraukuma nerūsējošā tērauda korpusu iekšējā darba asmeņi, gāzes burbuļi vai ar sūkņiem. Temperatūras kontrole tiek veikta, izmantojot heat exchange vestes, irigācijas ledusskapjos vai sūknēšanu caur siltummaini.

Partijas reaktori pašlaik izmanto ķīmijas un pārtikas pārstrādes rūpniecībā. Viņu automatizācija un optimizācija rada sarežģījumus, jo tas ir nepieciešams apvienot nepārtraukti un diskrētu procesus.

Semi-partijas ķīmiskie reaktori apvienot darbu nepārtrauktas un periodiskas veidiem. Bioreaktorā, piemēram, tiek periodiski iekrauj un nepārtraukti izdala oglekļa dioksīdu, kas ir pastāvīgi noņemts. Līdzīgi, kad hlorēšanas reakciju, kad viens no reaģentiem ir hlora gāze, ja nav ievadīts nepārtraukti, lielāko daļu no tā iztvaiko.

Lai nodrošinātu izmanto galvenokārt ķīmiskos reaktorus vai nepārtrauktu metāla kuģis ar maisītāju vai nepārtrauktas plūsmas lielus ražošanas apjomus.

Continuous samaisīts tvertne reaktors

šķidrās reaģenti tiek baroti ar nerūsējošā tērauda konteinerā. Lai nodrošinātu pareizu mijiedarbību savas darba asmens samaisa. Tādējādi, šāda tipa reaktorā reaģenti tiek nepārtraukti ievada pirmajā tvertnē (vertikāle, tērauda), un pēc tam tie nokļūst vēlākas, vienlaicīgi rūpīgi sajaucot katrā traukā. Kaut sastāvs maisījuma ir vienota katrā tvertnē sistēmā kopumā koncentrācija ir robežās no trauka uz konteinera.

Vidējais laika daudzums, ka diskrētais daudzums reaģentu pavada tvertnes (uzturēšanās laiks), var aprēķināt, vienkārši dalot apjomu konteinera vidēji tilpuma likmi plūsmas tai cauri. Paredzamais procentuālais pabeigšanas reakcijas tiek aprēķināta, izmantojot ķīmisko kinētiku.

Izgatavots no nerūsējošā tērauda tvertnēm vai sakausējumiem un emaljētus.

Daži svarīgi aspekti DMI

Visi aprēķini tiek veikti, pamatojoties uz ideālu kombināciju. The reaction norit ar ātrumu, kas saistīts ar galīgo koncentrāciju. Pie līdzsvara, plūsmas ātrums ir vienāds ar plūsmas ātrumu, citādi rezervuārs ir pilna vai tukša.

Bieži ekonomiski izdevīgi strādāt ar vairākām sērijas vai paralēli HPM. savākta kaskādi piecu vai sešu vienību Nerūsējošā tērauda tvertnes var uzvesties kā virzuļplūsmas reaktorā. Tas ļauj pirmā ierīce, kas darbojas ar augstāku koncentrāciju reaģentu, un līdz ar to arī lielāku reakcijas ātrumu. Arī rezervuāru var novietot vertikāli tērauda HPM vairākiem posmiem, nevis procesu, kas veikti dažādos kuģiem.

Horizontālajā daudzpakāpju izpildes vienību partitioned ar vertikālām starpsienu dažāda augstuma, caur kuru maisījums plūst kaskādēm.

Kad reaģenti ir slikti sajaucas vai būtiski atšķiras blīvumu vertikālā daudzpakāpju reaktorā (stikla oderējumu vai nerūsējošā tērauda), kas ir pretplūsmas režīmā. Tas ir efektīvs atgriezenisku reakciju.

Neliela verdošā slāņa ir pilnīgi sajaukts. Liels tirdzniecības verdošā slāņa reaktors ir pēc būtības vienādu temperatūru, bet viegli sajaucams maisījumi un aizstātais stāvokli un pārejoša plūsmu starp tām.

Chemical plūsmas reaktors

PFR - reaktors (nerūsējošais tērauds), pie kam viens vai vairāk šķidras reaģenti tiek sūknēts caur cauruli vai cauruli. Tos sauc arī cauruļveida plūsmu. Tas var būt vairākas caurules vai caurulēm. Par reaģenti tiek baroti nepārtraukti ar vienā galā, un produkti nāk no cita. Ķīmiskie procesi notiek, kā tas iet maisījumu.

PFZ reakcija ātrums gradients sistēma: ieplūdes ir ļoti augsts, bet ar samazinājumu koncentrācijas reaģentu un produktu ienesīgums pieauga saturs palēnina savu ātrumu. Raksturīgi, dinamisks līdzsvars tiek sasniegts.

Tipiski ir horizontālā un vertikālā orientācija no reaktora.

Ja nepieciešams siltuma pārneses, individuālie caurules tiek ievietots apvalka vai korpusa un caurule siltummainī tiek izmantots. Pēdējā gadījumā ķimikālijas var būt vai nu mājokļu vai caurulē.

Konteineri metāla ar lielu diametru sprauslām vai līdzīga vannu PFR un plaši izmantota. Dažos konfigurācijās izmantot aksiālā un radiālā plūsmu, vairākas membrānas ar integrēto siltummaiņiem, horizontālā vai vertikālā stāvoklī no reaktora, un tā tālāk.

Kuģis ar reaģentu, kas var būt piepildīts ar inertu vai katalītisko daļiņām, lai palielinātu robežvirsmas kontaktpersonu neviendabīgu reakciju.

Nozīmīgums PFR ir tas, ka aprēķinos nav ņemtas vērā vertikālo un horizontālo sajaukšanos - tas ir domāts ar terminu "virzuļplūsmas". Reaģenti var ievadīt reaktorā ne tikai ieplūdes. Līdz ar to ir iespējams panākt lielāku efektivitāti EPN vai samazināt tā lielumu un izmaksas. Performance PSC parasti ir augstāks nekā NRM tāda paša apjoma. Par vienādām vērtībām apjomu un reizi reakcija virzuļa reaktoriem būs lielāks procents pabeigšanas nekā agregātiem sajaucas.

dinamisks līdzsvars

Attiecībā uz lielāko daļu ķīmisko procesu nav iespējams sasniegt 100 procentiem pabeigšanu. Viņu ātrums samazinās, palielinoties šo indeksa līdz brīdim, kad sistēma sasniedz dinamisku līdzsvaru (ja kopējā reakcija vai sastāva izmaiņas nenotiek). Līdzsvara punkts Vairumā sistēmu ir mazāka par 100% pabeigšanas procesā. Šī iemesla dēļ ir nepieciešams, lai padarītu atdalīšanas procesu, piemēram, destilācijas, lai atdalītu atlikušās reaģentus vai blakusprodukti mērķi. Šiem reaģentiem dažkārt var atkārtoti sākumā procesa, piemēram, tādus kā Habera procesu.

No EPN piemērošana

Virzuļplūsma reaktoriem, ko izmanto, lai ķīmiskās konversijas savienojumu to kustību, izmantojot sistēmu laikā, kas atgādina cauruli, lai liela mēroga, fast, viendabīgās vai neviendabīgās reakcijām, nepārtrauktas ražošanas procesu un kad atbrīvojot lielu daudzumu siltuma.

Ideāls PFR ir fiksēta uzturēšanās laiku, ti, jebkurš šķidrums (virzuļa) ierodas laikā t, tas atstāj laikā t + tau, ja tau - .. Residence laiku auga.

Ķīmiskie reaktori šāda veida piemīt augstu veiktspēju ilgstošam laika, kā arī lielisku siltuma nodošanu. Par PFR trūkumi ir grūtības temperatūru procesu, kas var novest pie nevēlamām temperatūras atšķirības, kā arī to augstākas izmaksas uzraudzību.

katalītiskie reaktori

Kaut vienībām šāda veida bieži īsteno kā EPN, viņi ir nepieciešama sarežģītāka aprūpi. No katalītiskā reakcijas ātrums ir proporcionāls katalizatora saskarē ar ķīmiskām vielām. Šajā gadījumā cietā katalizatoru un šķidrā reaģenta ir proporcionāla ātrumu procesiem pieejamo platību, ierakstīšanai ķīmisko vielu un produktu, un izvēle ir atkarīga klātbūtni vētraino sajaukšanās.

Katalītiskais reakcija faktiski bieži vien vairāku soļu. Ne tikai sākotnējie reaģentus reaģē ar katalizatoru. Ar viņu reaģē, un daži no starpproduktiem.

Par katalizatoru uzvedība ir arī svarīga kinētiku šajā procesā, jo īpaši augstas ķīmijas reakcijas, jo tie ir deaktivizēti aglomerācijas, koksa un līdzīgos procesos.

Piemērošana jaunajām tehnoloģijām

SAR tiek izmantota, lai pārveidotu biomasu. Eksperimentos ar augstspiediena reaktoriem tiek izmantoti. Ar tiem spiediens var sasniegt 35 MPa. Izmantojot vairākus reklāmas izmērus variēt uzturēšanās laiku no 0,5 līdz 600 sekundēm. Lai panāktu temperatūras, kas pārsniedz 300 ° C tiek izmantots ar elektriski apsildāmu reaktoru. biomasas padeves tiek veikta ar AEŠH-sūkņi.

PSC aerosola nanodaļiņas

Ir liela interese par sintēzes un nanodaļiņu dažādiem mērķiem, tai skaitā augstas sakausējumu un bieza filmu diriģentiem izmantošanai elektronikas nozarē. Citas programmas ietver mērījumus magnētiskā uzņēmība, pārvadi tālu infrasarkano un kodolmagnētiskās rezonanses. Šīm sistēmām ir nepieciešams, lai radītu kontrolējamu daļiņu izmēru. To diametrs parasti ir robežās no 10 līdz 500 nm.

Sakarā ar to izmērs, forma un augstu īpatnējo virsmu šīm daļiņām var tikt izmantoti, lai ražotu kosmētisko pigmentu, membrānu, katalizatori, keramikas, katalītisko un fotokatalītiskās reaktoru. Piemēri nanodaļiņu kā Sno ₂ tvana sensoriem, _TiO2 šķiedras, _SiO2 koloidālais silīcija dioksīds un optiskās šķiedras, C oglekļa pildvielām riepas, Fe par reģistrācijas materiāla, Ni akumulatoru un, mazākiem soļiem, pallādijs, magnijs un bismuta. Visi šie materiāli tiek sintezēti aerosolu reaktoros. Medicīnā, nanodaļiņas tiek izmantoti profilaksei un ārstēšanai brūču infekcijas, mākslīgo kaulu implantu, kā arī attēlu smadzenēs.

piemērs ražošana

Alumīnija oksīda daļiņu saskaņā ar argona plūsmā, piesātinātu ar metāla tiek atdzesēts RAC 18 mm diametrā un 0,5 m garumu temperatūras 1600 ° C pie 1000 ° C / s. Tā kā gāzes plūsma caur reaktoru nāk nukleācijas un augšanu alumīnija oksīda daļiņu. Plūsmas ātrums no 2 dm ³ / min un spiediens ir 1 atm (1013 Pa). Tā kā gāze tiek atdzesēta un kustības kļūst supersaturated, kas noved pie rašanos daļiņas no sadursmēm un tvaika molekulu uz atkārto, līdz daļiņu sasniedz kritisko lielumu. Kā tas pārvietojas caur gāzi pārsātinātu alumīnija molekulas kondensēties uz daļiņām, palielinot to lielumu.