Mikä on kemiallisissa reaktoreissa? Tyypit kemiallisten reaktoreiden

Kemiallinen reaktio on prosessi, joka johtaa muuntaminen reaktanttien. Se on tunnettu siitä, että muutokset, jotka tuottavat yhden tai useampia muita tuotteita kuin alkaa. Kemialliset reaktiot ovat erilaisia. Se riippuu reagenssien, tuloksena aine, ehdot ja synteesin aikana, hajoaminen, siirtymä, isomerointi, happo-alkali, redox, jne. Ja orgaaniset prosesseja.

Kemialliset reaktorit ovat säiliö toteuttamiseen tarkoitettu reaktioiden kehittämiseksi lopputuotteeseen. Niiden suunnittelu riippuu eri tekijöistä ja antamaan mahdollisimman saanto kustannustehokkaasti.

tyypit

On olemassa kolme pääasiallista perusmallia kemiallisten reaktoreiden:

• Erä.
• Sekoitusreaktori (HPM).
• Tulppavirtausreaktoriin (PFR).

Nämä perusmallia voidaan muuttaa vaatimusten mukaisesti kemiallisen prosessin.

panosreaktoriin

Kemiallinen yksikköä käytetään tämän tyyppisiä panosprosesseissa pienessä mittakaavassa tuotanto, pitkä reaktioaika tai jossa paras selektiivisyys saavutetaan, sillä joissakin polymerointiprosesseissa.

Tätä tarkoitusta varten, esimerkiksi, jonka sisältö on sekoitettiin ruostumattomasta teräksestä valmistetussa astiassa sisäistä toimintaa terät, kaasukuplia tai pumppujen avulla. Lämpötilan ohjaus suoritetaan kautta lämmönvaihdon takki, kastelu jääkaappien tai pumppaamiseen lämmönvaihtimen läpi.

Panosreaktoreita nykyisin käytetään kemian- ja elintarviketeollisuudelle. Heidän automaatio ja optimointi luo monimutkaisuutta, koska se on tarpeen yhdistää jatkuvia ja diskreetti prosesseja.

Puolipanosprosessi kemiallisten reaktoreiden yhdistää työn jatkuvassa ja annoskäyttötilassa. Bioreaktori, esimerkiksi määräajoin ladataan ja jatkuvasti vapauttaa hiilidioksidia, joka on jatkuvasti poistettava. Vastaavasti, kun klooraus reaktio, kun yksi reaktanteista on kloorikaasua, jos ei annetaan jatkuvasti, suurin osa se haihtuu.

Varmistaa suuri tuotantomäärä käytetään pääasiassa kemiallisten reaktoreiden tai jatkuvaa metallin astia, jossa on sekoitin tai jatkuvana virtana.

Sekoitusreaktorissa

nestemäiset reagoivat aineet syötetään ruostumattomasta teräksestä valmistettuun säiliöön. Varmistaa hyvän vuorovaikutuksen niiden käyttöiän terän sekoitettiin. Näin ollen tämän tyyppinen reaktorin reaktantteja syötetään jatkuvasti ensimmäisen säiliön (pystysuora, teräs), ja sitten ne päästä myöhemmin, samanaikaisesti varovasti sekoittaen kussakin astiassa. Vaikka koostumus seos on yhtenäinen , kunkin säiliön järjestelmän koko pitoisuus vaihtelee säiliöstä toiseen.

Keskimääräinen aika, että diskreetin määrän reaktantin viettää säiliössä (viipymäaika) voidaan laskea yksinkertaisesti jakamalla säiliön tilavuus keskimäärin tilavuusvirtausnopeus läpi. Odotettu prosenttiosuus reaktion loppuun lasketaan kemiallisen kinetiikan.

Valmistettu ruostumattomasta teräksestä säiliöitä tai metalliseoksia ja emaloitu.

Muutamia tärkeitä näkökohtia DMI

Kaikki laskelmat tehdään perustuvat ihanteellinen yhdistelmä. Reaktio etenee nopeudella liittyvän lopullisen pitoisuuden. Tasapainossa, virtausnopeus pitäisi olla yhtä suuri kuin virtausnopeus, muuten säiliö on täynnä tai tyhjä.

Usein taloudellisesti edullista käyttää useita rinnan- HPM. Ruostumattomasta teräksestä kerätään kaskadin viisi tai kuusi yksikköä voi käyttäytyä kuin tulppavirtausreaktorin. Tämä sallii ensimmäisen laitteen toiminnan korkeammalla reagenssien pitoisuus ja näin ollen korkeampi reaktionopeus. Myös, säiliö voidaan sijoittaa pystysuoraan teräs HPM useita vaiheita sen sijaan, että prosessit on toteutettu erilaisissa astioissa.

Vaaka monivaiheinen suoritusyksikkö jaettiin pystysuorilla väliseinillä eri korkeus, jonka läpi seos virtaa porrastetusti.

Kun reagoivat aineet ovat huonosti sekoittuvia tai olennaisesti eroavat tiheyden pystysuoran monivaiheinen reaktori (lasi-vuorattu tai ruostumatonta terästä), on vastavirtaan tilassa. Tämä on tehokas käänteisiä reaktioita.

Pieni leijukerros on sekoittunut täydellisesti. Suurten leijukerrosreaktori on olennaisesti tasainen lämpötila, mutta sekoittuva sekoituksia ja korvattiin ja transientin tilan virtaa siitä välistä.

Kemiallinen virtausreaktorissa

PFR - reaktorin (ruostumaton teräs), jossa yhtä tai useampaa nestemäistä reaktantit pumpataan putken tai letkun. Niitä kutsutaan myös putkimainen virtausta. Se voi olla useita putkia tai putket. Reaktantit syötetään jatkuvasti yhden pään kautta, ja tuotteet ovat peräisin toisesta. Kemiallisia prosesseja tapahtuu, kun se kulkee seos.

PFR- reaktionopeus gradientti järjestelmä: sisääntulo on hyvin korkea, mutta vähentää reaktanttien konsentraatio ja tuotteen saanto kasvoi pitoisuus hidastaa sen nopeutta. Tyypillisesti, dynaaminen tasapaino on saavutettu.

Tyypillisiä ovat vaaka- ja pystysuunnassa reaktorin.

Kun haluttu lämmönsiirto, yksittäiset putket sijoitetaan vaippaan tai vaippa ja putki käytetään lämmönvaihdinta. Jälkimmäisessä tapauksessa, kemikaalit voivat olla joko kotelossa tai putkessa.

Astiat, metallia, jossa on suuri halkaisija suuttimia tai vastaavia kylpyamme PFR ja laajalti käytetty. Joissakin konfiguraatioissa käyttää aksiaalisen ja radiaalisen virtauksen, useita kalvoja, joissa on integroitu lämmönvaihtimet, vaaka- tai pystysuunnassa reaktorin ja niin edelleen.

Alus reagenssin kanssa, voidaan täyttää inertillä tai katalyyttinen hiukkasten lisätä rajapinta kosketin heterogeeninen reaktio.

On tärkeää, että PFR on, että laskelmat eivät ota huomioon vaaka- tai sekoittuminen - tämä tarkoittaa termi "tulppavirtaus". Reagoivat aineet voidaan syöttää reaktoriin ei ainoastaan sisääntulon. Näin ollen on mahdollista saavuttaa suurempi tehokkuus EPA: n tai pienentää sen kokoa ja kustannuksia. Suorituskyky PSC on yleensä korkeampi kuin NRM saman tilavuuden. Yhtäläistä arvot tilavuus ja aika reaktiossa mäntä reaktoreissa on suurempi tusasteen kuin aggregaattien sekoittaen.

dynaamisessa tasapainossa

Suurin osa kemiallisten prosessien on mahdotonta saavuttaa 100 prosentin loppuun. Niiden nopeus pienenee kasvaessa tämä indeksi hetkestä, kun järjestelmä saavuttaa dynaaminen tasapaino (kun koko vasteen tai muutoksen koostumuksessa ei tapahdu). Tasapainopisteessään useimmissa järjestelmissä on pienempi kuin 100% päätökseen prosessi. Tästä syystä on tarpeen tehdä erotusprosessin kuten tislaus, erottaa muiden reagenssien tai sivutuotteita kohde. Nämä reagenssit voidaan joskus käyttää uudelleen prosessin alussa, esim., Kuten Haber prosessi.

Soveltaminen EPA

Tulppavirtausreaktorien käytetään kemiallisessa yhdisteiden, niiden liikkuessa järjestelmän läpi, joka muistuttaa putki, jonka tarkoituksena on suurten, nopeasti, homogeeninen tai heterogeeninen reaktio, jatkuvan tuotannon prosesseja ja kun vapautuu suuria määriä lämpöä.

Ihanteellinen PFR on kiinteä viipymäaika, eli mitä tahansa nestettä (mäntä) saapuu hetkellä t, se lähtee ajankohtana t + τ, missä τ - .. Viipymisaika kasvi.

Kemiallisten reaktoreiden tämäntyyppisillä hyvän suorituskyvyn yli pitkäksi aikaa, samoin kuin erinomaiset lämmönsiirto. Haitat PFR on vaikea valvoa lämpötilan prosessi, joka voi johtaa ei-toivottuihin lämpötilaeroja, ja niiden korkeammat kustannukset.

reaktoreita

Vaikka tämänkaltaisten yksikköjen toteutetaan usein muodossa EPA, ne vaativat monimutkaisempia hoitoa. Nopeus katalyyttinen reaktio on verrannollinen katalyytin kosketuksiin kemikaalien kanssa. Tapauksessa kiinteän katalyytin ja nestemäisen reagenssin on verrannollinen nopeuteen prosessien käytettävissä oleva alue, lupaan kemikaalien ja tuotteiden, ja valinta riippuu läsnä pyörteisen sekoittumisen.

Katalyyttinen reaktio on itse asiassa usein monivaiheinen. Ei ainoastaan alkuperäinen reaktantit reagoivat katalyytin kanssa. Hänen reagoivat ja jotkin välituotteista.

Käyttäytymistä katalyyttien on myös tärkeä kinetiikka tämän prosessin, erityisesti korkea petrokemian reaktioissa, koska ne ovat pois päältä sintraamalla, koksauksen ja niiden kaltaisella menetelmällä.

Uuden teknologian soveltaminen

SAR käytetään biomassan. Kokeissa korkean paineen reaktoreita käytetään. Paine niihin pääsee 35 MPa. Käyttämällä useita kokoja vaihdella viipymisaika 0,5-600 sekuntia. Saavuttaa lämpötilat yli 300 ° C käytetään sähkölämmitteinen reaktoreissa. biomassasyötön suoritetaan HPLC-pumppuja.

PSC aerosoli nanopartikkelit

On huomattavaa kiinnostusta synteesiä ja nanohiukkasten käyttöön eri tarkoituksiin, kuten korkea seokset ja paksu elokuva johtimet elektroniikkateollisuudessa. Muita sovelluksia ovat mittaus magneettinen, lähetyksen pitkälle infrapuna- ja ydinmagneettisen resonanssin avulla. Näitä järjestelmiä varten on välttämätöntä tuottaa hiukkaskoko. Niiden läpimitta yleensä on välillä 10-500 nm.

Johtuen niiden koko, muoto ja suuri ominaispinta-ala on näitä hiukkasia voidaan käyttää kosmeettisten pigmentit, kalvot, katalyytit, keramiikka, katalyyttinen ja fotokatalyyttinen reaktoreissa. Soveltaminen esimerkkejä nanohiukkasten ovat SnO ₂ häkäanturit, TiO ₂ kuidut, SiO ₂ kolloidista piidioksidia ja optiset kuidut, C hiili täyteaineita renkaissa, Fe tallennus- materiaali, Ni akku, ja pienempiä määriä, palladiumia, magnesium ja vismutti. Kaikki nämä materiaalit syntetisoidaan aerosoli reaktoreissa. Lääketieteessä nanohiukkasia käytetään ehkäisyyn ja tulehtuneiden haavojen hoitoon, keinotekoiset luun implanttien, sekä aivojen kuvantaminen.

esimerkiksi tuotanto

Alumiinioksidin hiukkasten argonvirran alla, kyllästetty metalli jäähdytetään RAC 18 mm halkaisijaltaan ja 0,5 m pitkä lämpötilan 1600 ° C 1000 ° C / s. Kun kaasu reaktorin läpi tulee nukleaatiota ja kasvua alumiinioksidin hiukkasia. Virtausnopeus 2 dm ³ / min ja paine on 1 atm (1013 Pa). Kun kaasu jäähdytetään ja liikkeen ylikyllästyy, joka johtaa syntymistä hiukkasten törmäyksistä ja höyrymolekyylien toistetaan, kunnes hiukkanen saavuttaa kriittisen koon. Kun se liikkuu läpi kaasu ylikyllästetty alumiini molekyylit tiivistyvät hiukkasten, mikä lisää niiden kokoa.