Kas yra cheminės reaktoriai? Tipai cheminių reaktorių

Cheminė reakcija yra procesas, kuris veda į reagentų konversiją. Ji yra būdinga pokyčių, kurios nusileidžia vieną ar daugiau kitų, nei pradedant produktus. Cheminės reakcijos yra skirtingos. Tai priklauso nuo reagentų, gauto medžiagos, sąlygų ir laiko sintezės, skilimo, poslinkio, izomerizuojant, rūgšties ir šarmų, redokso, ir tt ir organinių procesų tipo.

Cheminiai reaktoriai yra bakas skirtas atlikti reakcijas, siekiant sukurti galutinį produktą. Jų dizainas priklauso nuo įvairių veiksnių, ir turėtų numatyti maksimalų derlių iš labiausiai ekonomiškai efektyviu būdu.

tipai

Yra trys pagrindiniai baziniai modeliai, cheminių reaktorių:

• Partijos.
• Su nepertraukiamu maišymu (HPM).
• Stūmoklinio srauto reaktorius (Foldbb).

Šie pagrindiniai modeliai gali būti modifikuojami pagal cheminio proceso reikalavimus.

reaktorius periodinio veikimo

Cheminės vienetai Šio tipo naudojami partijų procesuose, esant nedidelės apimties gamyba, ilgą reakcijos laikas ar kur geriausia selektyvumas pasiekiamas, nes kai polimerizacijos procesams.

Šiam tikslui, pavyzdžiui, kurio turinys maišoma nerūdijančio plieno laivų vidaus darbo peiliai, dujų burbuliukai arba naudojant siurblius. Temperatūros reguliavimas atliekamas per šilumos mainų švarkai, drėkinimo šaldytuvų arba pumpuojamas per šilumokaitį.

Serija reaktoriai šiuo metu naudojamas chemijos ir maisto perdirbimo pramonėje. Jų automatizavimas ir optimizavimas sukuria sudėtingumą, nes būtina derinti nuolat ir atskirų procesų.

Pusiau partijos cheminės reaktoriai derinti darbą tęstinis ir partijos režimais. Bioreaktorių, pavyzdžiui, periodiškai pakrautas ir nuolat išskiria anglies dioksidą, kuris turi būti nuolat šalinamos. Be to, kai chlorinimo reakcija, kai vienas iš reagentų yra chloro dujos, jei ne nenutrūkstamai, didžioji jo dalis išgaruoja.

Siekiant užtikrinti dideles gamybos apimtis daugiausia vartojami cheminių reaktorių ar nuolatinį metalo indas su maišykle arba nuolatinio srauto.

Reaktoriuje su nepertraukiamu maišymu

skysti reagentai paduodamas į nerūdijančio plieno indą. Siekiant užtikrinti tinkamą sąveiką jų darbo ašmenų maišomu. Tokiu būdu, šiame tipo reaktorių reagentai yra nuolat paduodamas į pirmą rezervuare (vertikali, plieno), o po to jie patenka į vėlesnis, tuo pačiu metu atidžiai maišymo kiekvieno laivo. Nors sudėtis mišinio yra vienodas kiekvienoje cisternoje sistemoje kaip visuma koncentracija svyruoja nuo konteinerio talpą.

Vidutinė suma laiko, kad diskretiškas suma reagentu praleidžia bako (buvimo laikas) gali būti apskaičiuota tiesiog dalinant indo talpa esant vidutinei tūrinio norma pratekėti. Tikimasi, procentinė dalis, pasibaigus reakcijai yra apskaičiuojamas naudojant cheminių kinetiką.

Pagaminta iš nerūdijančio plieno talpose ar lydinių ir emaliuotuosius.

Kai kurie svarbūs aspektai DMI

Visi skaičiavimai atliekami remiantis idealus derinys. Reakcija vyksta tokiu greičiu, susijusių su galutinės koncentracijos. Pusiausvyros, debitas turi būti lygus srautas, kitaip rezervuaras yra pilnas, arba tuščia.

Dažnai ekonomiškai naudinga dirbti su keliomis serijos arba lygiagrečiai HPM. Nerūdijančio plieno talpos surinkti iš penkių ar šešių vienetų kaskados gali elgtis kaip kištukas srauto reaktoriaus. Tai leidžia pirmojo įtaiso veikti kartu su didesnės koncentracijos reagentų ir, vadinasi, aukštesnį reakcijos greičiui. Be to, rezervuaras gali būti vertikalios plieno HPM kelis etapus, o ne procesų atliktų įvairių laivų.

Į atskirtos vertikaliomis pertvarų skirtingo aukščio horizontalios daugiapakopės vykdymo vieneto, per kurį tirpalas išteka kaskadų.

Kai reagentai yra prastai maišosi arba iš esmės skiriasi tankio daugiapakopis vertikalus reaktorius (stiklo pamušalu arba nerūdijančio plieno) į priešpriešinio režimu. Tai efektyvi apverčiamieji reakcijų.

Mažas verdančio sluoksnio yra visiškai sumaišyti. Didelis komercinis pseudoverdančio Reaktorius turi iš esmės vienodą temperatūrą bet nesimaišančias mišinius ir Pakeisto būklę ir trumpalaikis srautų tarp šių flanšų.

Cheminės srauto reaktoriaus

Foldbb - reaktorius (nerūdijančio plieno) punktą, kur vienas arba daugiau skystų reagentai pumpuojamas per vamzdžio ar vamzdelio. Jie taip pat vadinami kanalėlių srautą. Jis gali turėti kelis vamzdžius arba vamzdžius. Reagentai yra paduodamas per nuolat viename gale, ir produktai kilę iš kitos. Cheminiai procesai vyksta, nes jis eina mišinį.

Pfr reakcija greitis gradientas sistema: įleidimo yra labai didelis, bet su į reagentų ir produkto išeiga koncentracijos sumažinimo padidėjo turinys sulėtina savo greitį. Paprastai, dinamiška pusiausvyra pasiekiama.

Tipiškas yra horizontali ir vertikali orientacija reaktoriaus.

Kai reikalinga šilumos perdavimas, atskiri vamzdžiai yra dedamas į apgaubo arba korpuso ir vamzdžių šilumokaičio yra naudojamas. Pastaruoju atveju, cheminių medžiagų, gali būti arba korpuse arba vamzdžio.

Konteineriai metalas su didelio skersmens vamzdžius ar panašaus vonios PFR ir plačiai naudojami. Kai konfigūracijų naudoti ašinį ir radialinį srautą, kelis membranas su integruotų šilumokaičių, horizontaliosios ar vertikaliosios padėties reaktoriaus ir pan.

Laivas su reagentu, gali būti pripildytas inertinių arba katalizinis kietųjų dalelių padidinti sąlyčio paviršiaus sąlyčio į heterogeninio reakcijos.

Iš PFR svarba yra ta, kad skaičiavimai nereikia atsižvelgti į vertikalią arba horizontalią maišymas - tai reiškia terminas "išstūmimo". Reagentai gali būti įvesta į reaktorių ne tik įleidimo. Taigi, tai yra įmanoma pasiekti didesnį efektyvumą AAA arba sumažinti jos dydį ir kainą. Našumas PSK yra paprastai didesnis nei to paties tūrio NRM. Lygių verčių tūrio ir laiko į reakcijos stūmoklinių reaktorių turės didesnę procentinę dalį, kuri negu užpildų maišymo.

dinamiška pusiausvyra

Dėl cheminių procesų dauguma yra neįmanoma pasiekti 100 procentų užbaigimą. Jų greitis mažėja padidinimo šis rodiklis iki to momento, kai sistema pasiekia dinamišką pusiausvyrą (kai nevyksta bendras atsakas ar pokytis kompozicijos). Subalansuotumo taškas daugumoje sistemų yra mažiau nei 100% užbaigus procesą. Dėl šios priežasties ji yra būtina, kad atskyrimo procesą, pavyzdžiui, distiliuojant, atskirti likusias reagentus arba šalutinių produktų taikinį. Šie reagentai kartais gali būti pakartotinai panaudotos proceso pradžioje, pvz, pavyzdžiui, Haberio proceso.

AAA programa

Idealiojo išstūmimo reaktorius naudojamas cheminės konversijos junginių jų judėjimo per sistemos darbo metu, panašūs į vamzdelį, dėl didelio masto, greitai, homogeninės arba nevienarūšes reakcijų, tęstinis gamybos procesų tikslu ir, kai patektų dideli šilumos kiekį.

Idealus PFR turi nuolatinę gyventi gyvenimą, ty bet koks skystis (stūmoklio) atvyksta per laiką t, jis palieka laiko momentu t + τ, kur τ - .. Residence metu augalų.

Cheminiai šio tipo reaktorių turi aukštą efektyvumą per ilgesnį laiką, taip pat puikią šilumos perdavimą. Iš PFR trūkumai yra proceso, kuris gali sukelti nepageidaujamų temperatūros skirtumus ir jų didesnėmis sąnaudomis kontroliuoti temperatūrą sunku.

kataliziniai reaktoriai

Nors vienetai Šio tipo dažnai įgyvendinamos AAA forma, jie reikalauja daugiau sudėtingų priežiūra. Katalizinio reakcijos greitis yra proporcingas katalizatorius sumą kontakto su chemikalų. Į kieto katalizatorius ir skysto reagentu atveju yra proporcingas procesų turimą erdvę, cheminių medžiagų ir produktų, įvežamų greičiu, o pasirinkimas priklauso nuo audringo maišymo akivaizdoje.

Katalizinio reakcija yra iš tikrųjų dažnai multi-žingsnis. Ne tik pradiniai reagentai reaguoja su katalizatoriumi. Su juo reaguoja ir kai kurie tarpiniai produktai.

Iš katalizatorių elgesys yra taip pat svarbi šio proceso kinetiką, ypač didelėmis naftos chemijos reakcijas, kaip jie išjungti sukepinimo būdu, koksavimo ir panašių procesų.

Naujų technologijų taikymas

SAR yra naudojamas biomasės konversijos. Siekiant aukšto slėgio reaktorių eksperimentuose naudojamas. Į jų slėgis gali siekti 35 MPa. Naudojant kelis dydžių skirtis gyventi laikas nuo 0,5 iki 600 sekundžių. Pasiekti temperatūrą viršija 300 ° C yra naudojamas su elektra šildomi reaktorių. biomasės pašarų atlieka HPLC-siurblių.

PSC aerozolių nanodalelės

Yra didelis susidomėjimas sintezės ir nanodalelių įvairiems tikslams, įskaitant didelės lydinių ir storos plėvelės laidininkų naudojimui elektronikos pramonėje. Kitos programos apima išmatuoti magnetinio imlumo, pavarų dėžė toli infraraudonųjų spindulių ir magnetinio branduolių rezonanso. Šių sistemų tai, kad būtų gautas kontroliuojamos dalelių dydį. Jų skersmuo paprastai yra nuo 10 iki 500 nm.

Dėl jų dydžio, formos ir didelio specifinį paviršiaus plotą, šių dalelių gali būti naudojamas kosmetikos pigmentų, membranas, katalizatoriai, keramikos, katalizinių ir fotokatalizinis reaktorių gamybos. Taikymo pavyzdžiai apima nanodalelių Sno ₂ anglies monoksido davikliai, _TiO2 pluoštą, _SiO2 koloidinis silicio dioksidas ir optinės skaidulos, C temperatūroje anglies užpildų padangų, Fe už įrašymo medžiagos, Ni ir baterijos, mažesniais, paladžio, magnio ir bismuto. Visos šios medžiagos yra sintetinamas aerozolių reaktorių. Medicinoje, nanodalelės yra naudojamas profilaktikai ir gydymui žaizdų infekcijos, dirbtinių kaulų implantų, taip pat vaizdo gavimo smegenų.

pavyzdys gamyba

Aliuminio oksido dalelės argono sraute, sočiųjų su metalo yra atšaldomas RAC 18 mm skersmens ir 0,5 m ilgio, temperatūros 1600 ° C, esant 1000 ° C / s. Kadangi dujų tranzitu per reaktoriaus ateina užuomazgų ir augimą aliuminio dalelėmis. Srauto greitis 2 dm ³ / min ir slėgio yra 1 atm (1013 Pa). Kaip dujos yra atšaldomas, ir judėjimas tampa supersaturated, kuris veda į dalelių iš susidūrimų ir garų molekulių atsiradimą į kartojama tol, kol dalelių pasiekia kritinį dydį. Kaip jis juda per dujas supersaturated aliuminio molekulės kondensuotis ant dalelių, didinant jų dydį.