Რა არის ქიმიური რეაქტორები? სახის ქიმიური რეაქტორები

ქიმიური რეაქცია არის პროცესი, რომელიც იწვევს კონვერტაციის reactants. იგი ხასიათდება ცვლილებები, რომელიც გამოიღო ერთი ან მეტი პროდუქტების გარდა იწყება. ქიმიური რეაქციების მრავალფეროვანია. ეს დამოკიდებულია ტიპის reactants, რის შედეგადაც არსებითად, პირობები და დრო სინთეზის რღვევა, გადაადგილების, isomerization, მჟავა-ტუტე, ჟანგვა-აღდგენითი და ა.შ. და ორგანული პროცესებში.

ქიმიური რეაქტორები სატანკო განკუთვნილი ახორციელებს რეაქცია, რათა შემუშავდეს საბოლოო პროდუქტი. მათი დიზაინი დამოკიდებულია სხვადასხვა ფაქტორებზე და უნდა უზრუნველყოს მაქსიმალური სარგებელი ერთი ყველაზე ეფექტური გზით.

სახის

არსებობს სამი ძირითადი ძირითადი მოდელები ქიმიური რეაქტორები:

• Batch.
• უწყვეტი გამოიწვია ავზი (HPM).
• Plug-flow reactor (PFR).

ეს ძირითადი მოდელები შეიძლება შეცვლილია შესაბამისად მოთხოვნებს ქიმიური პროცესი.

სურათების reactor

ქიმიური ერთეული ამ ტიპის გამოიყენება სურათების პროცესებში მცირე წარმოება, ხანგრძლივი რეაგირების დრო და სადაც საუკეთესო შერჩევის მიღწეული, როგორც ზოგიერთ პოლიმერიზაციის პროცესებში.

ამ მიზნით, მაგალითად, შინაარსი, რომლებიც წყნარად ფოლადის ჭურჭელი შიდა სამუშაო პირები, გაზის ბუშტუკებს და საშუალებით ტუმბოების. ტემპერატურის კონტროლი ხორციელდება სითბოს გაცვლა ქურთუკები, სარწყავი მაცივრები და სატუმბი მეშვეობით სითბოს exchanger.

Batch რეაქტორებზე გამოიყენება ქიმიური და გადამამუშავებელი მრეწველობის. მათი ავტომატიზაციის და ოპტიმიზაცია ქმნის სირთულის, რადგან ეს აუცილებელია გაერთიანდება უწყვეტი და დისკრეტული პროცესებში.

Semi-სურათების ქიმიური რეაქტორები გაერთიანდება მუშაობა უწყვეტი და სურათების რეჟიმები. Bioreactor, მაგალითად, პერიოდულად დატვირთული და მუდმივად ავრცელებს ნახშირორჟანგი, რომელიც უნდა იყოს მუდმივად ამოღებულია. ანალოგიურად, როდესაც დაქლორვა რეაქცია, როცა ერთ-ერთი reactants არის ქლორის გაზი, თუ არ ადმინისტრირებას მუდმივად, ნაყარი ორთქლდება.

იმისათვის, რომ დიდი წარმოების მოცულობის ძირითადად გამოიყენება ქიმიური რეაქტორები და უწყვეტი რკინის გემის ერთად სარეველა და უწყვეტი ნაკადი.

უწყვეტი გამოიწვია სატანკო reactor

თხევადი reactants ყელში ფოლადის კონტეინერი. უზრუნველყოს სათანადო ურთიერთქმედება მათი სამუშაო დანა გამოიწვია. აქედან გამომდინარე, ამ ტიპის რეაქტორი მორეაგირე ნივთიერებების მუდმივად ყელში შევიდა პირველი წყალსაცავი (ვერტიკალური, ფოლადი), და მაშინ ისინი მოხვდნენ შემდგომ, ერთდროულად ყურადღებით შერევას ყოველი ჭურჭელი. მიუხედავად იმისა, რომ შემადგენლობის ნარევი არის ერთიანი თითოეულ სატანკო სისტემა, როგორც მთელი კონცენტრაცია მერყეობს კონტეინერი კონტეინერი.

საშუალო დროის რომ დისკრეტული თანხის reactant ხარჯავს ავზი (ბინადრობის დროს) შეიძლება გათვლილი უბრალოდ მიერ გამყოფი მოცულობის კონტეინერი საშუალოდ მოცულობითი განაკვეთი ნაკადის therethrough. მოსალოდნელი პროცენტული დასრულების რეაქცია გამოითვლება ქიმიური კინეტიკის.

დამზადებულია ფოლადის ტანკები და შენადნობები და enamelled.

ზოგიერთი მნიშვნელოვანი ასპექტი DMI

ყველა გათვლები ხორციელდება საფუძველზე იდეალური ნაზავი. მიმდინარეობს რეაქცია კურსით დაკავშირებული საბოლოო კონცენტრაცია. ამავე წონასწორობა, დანახარჯი უნდა იყოს ტოლი დანახარჯი, წინააღმდეგ შემთხვევაში, წყალსაცავი არის სრული ან ცარიელი.

ხშირად ეკონომიკურად მომგებიანი მუშაობა რამდენიმე სერიული ან პარალელური HPM. ფოლადის ტანკები შეგროვებული კასკადი ხუთი ან ექვსი ერთეული შეიძლება მოიქცეს, როგორც plug ნაკადის reactor. ეს საშუალებას აძლევს პირველი განყოფილების მოქმედებენ უმაღლესი კონცენტრაცია რეაგენტები და, შესაბამისად, უმაღლესი რეაქცია განაკვეთით. გარდა ამისა, წყალსაცავი შეიძლება განთავსდეს ვერტიკალური ფოლადის HPM რამდენიმე ეტაპად, ნაცვლად პროცესების სხვადასხვა ჭურჭელი.

ჰორიზონტალური multistage შესრულების ერთეული დანაწევრებული ვერტიკალური დანაყოფი კედლები სხვადასხვა სიმაღლეზე, რომლის მეშვეობითაც ნარევი მიედინება კასკადები.

როდესაც მორეაგირე ცუდად miscible ან არსებითად განსხვავდება სიმჭიდროვე ვერტიკალური multistage reactor (მინის გაფორმებულია ან ფოლადის) in ურთიერთსაწინააღმდეგოდინებიანი რეჟიმში. ეს არის ეფექტური შექცევადი რეაქციები.

პატარა fluidized საწოლი არის მთლიანად შერეული. დიდი კომერციული fluidized საწოლი reactor აქვს ძირითადად ერთიანი ტემპერატურა მაგრამ miscible blends და შეიცვალოს სახელმწიფო და გარდამავალი მიედინება therebetween.

ქიმიური ნაკადის reactor

PFR - რეაქტორი (ფოლადის), სადაც ერთი ან მეტი სითხე reactants ამოტუმბვა მეშვეობით მილის და მილის. ისინი ასევე მოუწოდა tubular ნაკადი. ეს შეიძლება მქონდეს მილები და მილები. მორეაგირე ნივთიერებების ყელში განუწყვეტლივ ერთ ბოლოს, და პროდუქცია მოდის სხვა. ქიმიური პროცესები გაიმართება, რადგან ეს გადის ნარევი.

, PFR- რეაქციის სიჩქარის გრადიენტი სისტემა: შესასვლელი არის ძალიან მაღალი, მაგრამ შემცირება კონცენტრაცია reactants და პროდუქტის სარგებელი გაზრდილი შინაარსი ანელებს მისი სიჩქარე. როგორც წესი, დინამიური წონასწორობა მიიღწევა.

ტიპიური არიან ჰორიზონტალური და ვერტიკალური ორიენტაციის რეაქტორი.

როდესაც საჭირო სითბოს გადაცემას, ინდივიდუალური მილები მოთავსებული ქურთუკი ან shell და მილის სითბოს exchanger გამოიყენება. ამ უკანასკნელ შემთხვევაში, ქიმიკატების შეიძლება იყოს საცხოვრებელი და მილის.

კონტეინერი ლითონის დიდი დიამეტრი საქშენები ან მსგავსი bathtubs PFR და ფართოდ გამოიყენება. ზოგიერთ კონფიგურაციის გამოყენება ღერძული და რადიალური ნაკადი, მრავალი გარსების ინტეგრირებული თბოგადამცემებია, ჰორიზონტალური ან ვერტიკალური პოზიცია რეაქტორის და ასე შემდეგ.

გემის რეაგენტი შეიძლება ივსება ინერტული ან კატალიზური ნაწილაკების გაზრდის interfacial კონტაქტი ჰეტეროგენული რეაქცია.

მნიშვნელობაზე PFR ისაა, რომ გათვლები არ გაითვალისწინოს ვერტიკალური ან ჰორიზონტალური შერევას - ეს იგულისხმება ტერმინში "plug ნაკადი". მორეაგირე ნივთიერებების შეიძლება შეყვანილ რეაქტორი არა მხოლოდ შესასვლელი. ასე რომ, ეს შესაძლებელია, რათა მივაღწიოთ მაღალ ეფექტურობას EPA და შეამციროს მისი ზომა და ღირებულება. Performance PSC ჩვეულებრივ მაღალია, ვიდრე NRM ერთი და იგივე მოცულობის. თანაბარი ღირებულებების მოცულობა და დროს რეაქცია დგუში რეაქტორები ექნება უმაღლესი პროცენტული დასრულების ვიდრე აგრეგატები შერევით.

დინამიური წონასწორობის

უმრავლესობა ქიმიური პროცესების მიღწევა შეუძლებელია 100 პროცენტით დასრულების შემდეგ. მათი სიჩქარე მცირდება ზრდა ეს მაჩვენებელი იმ მომენტში, როდესაც სისტემა აღწევს დინამიური წონასწორობა (როდესაც სულ პასუხი ან ცვლილება შემადგენლობაში არ მოხდება). წერტილი წონასწორობა ყველაზე სისტემები ნაკლებია, ვიდრე 100% პროცესის დასრულებას. ამისათვის აუცილებელია, რათა გამოყოფის პროცესი, როგორიცაა დისტილაცია, გამოყოფა დარჩენილი რეაგენტები და პროდუქტები სამიზნე. ეს რეაგენტები შეიძლება ზოგჯერ იყოს გამოყენებული დასაწყისში პროცესში, მაგალითად, როგორიცაა ჰაბერმა პროცესი.

გამოყენების EPA

Plug ნაკადის რეაქტორები გამოიყენება ქიმიური გარდაქმნა ნაერთების დროს მათი გადაადგილება მეშვეობით სისტემაში, მსგავსი მილის, იმ მიზნით, რომ ფართომასშტაბიანი, სწრაფი, ერთგვაროვანი ან არაერთგვაროვანი რეაქცია, უწყვეტი საწარმოო პროცესები და როდესაც გათავისუფლების დიდი რაოდენობით სითბო.

იდეალური PFR აქვს ფიქსირებული საცხოვრებელი დროს, ანუ, ნებისმიერი სითხე (დგუში) ჩამოდის t დროს, იგი ტოვებს დროს t + τ, სადაც τ - .. ბინადრობის დროს ქარხანა.

ქიმიური რეაქტორები ამ ტიპის გააჩნიათ მაღალი დონის შესრულების გამო ხანგრძლივი დროის, ისევე როგორც შესანიშნავი სითბოს გადაცემას. ნაკლოვანებები PFR სირთულე მონიტორინგის ტემპერატურა პროცესი, რომელიც შეიძლება გამოიწვიოს არასასურველი ტემპერატურის განსხვავებები, და მათი უმაღლესი ღირებულება.

კატალიზური რეაქტორები

მიუხედავად იმისა, რომ ერთეული ამ ტიპის ხშირად ხორციელდება სახით EPA, ისინი ითხოვენ უფრო რთული ზრუნვა. კურსი კატალიზური რეაქცია პროპორციული ოდენობით კატალიზატორი კონტაქტი ქიმიკატები. იმ შემთხვევაში, თუ მყარი კატალიზატორი და თხევადი reactant პროპორციული სიჩქარე პროცესების არსებული ტერიტორია, შეყვანამ ქიმიკატების და პროდუქტების შერჩევა დამოკიდებულია ყოფნა მღელვარე შერევით.

კატალიზური რეაქციის რეალურად ხშირად მრავალ ნაბიჯი. არა მხოლოდ საწყის reactants რეაგირებს კატალიზატორი. მასთან ერთად რეაგირება და ზოგიერთი intermediates.

ქცევის კატალიზატორები ასევე მნიშვნელოვანია კინეტიკა ამ პროცესში, განსაკუთრებით კი მაღალი ნავთობპროდუქტების რეაქცია, რადგან ისინი გაუქმდება მიერ აგლომერაციის, coking და მსგავსი პროცესები.

ახალი ტექნოლოგიების გამოყენების

SAR გამოიყენება კონვერტაციის ბიომასის. ექსპერიმენტი მაღალი წნევის რეაქტორები გამოიყენება. ზეწოლა მათ შეიძლება მიაღწიოს 35 მპა. გამოყენება სხვადასხვა ზომის განსხვავდება რეზიდენცია დროს 0.5-დან 600 წამში. იმისათვის, რომ მივაღწიოთ ტემპერატურის გადაჭარბების 300 ° C გამოიყენება ელექტრონულად მწვავე რეაქტორები. ბიომასის feed ხორციელდება HPLC-ტუმბოების.

PSC აეროზოლური ნანონაწილაკები

არსებობს დიდი ინტერესი სინთეზი და გამოყენების ნანონაწილაკები სხვადასხვა მიზნებისათვის, მათ შორის მაღალი შენადნობები და სქელი ფილმი დირიჟორები for ელექტრო ინდუსტრია. სხვა პროგრამები მოიცავს გაზომვა მაგნიტური მგრძნობელობა, გადაცემა შორს ინფრაწითელი და ბირთვული მაგნიტური რეზონანსის. ამ სისტემების აუცილებელია წარმოების აკონტროლებს ნაწილაკების ზომა. მათი დიამეტრი ჩვეულებრივ მერყეობს 10 დან 500 ნმ.

იმის გამო, რომ მათი ზომა, ფორმა და მაღალი კონკრეტული ფართობით ამ ნაწილაკების შეიძლება გამოყენებულ იქნას წარმოების კოსმეტიკური პიგმენტები, გარსების, კატალიზატორები, კერამიკის, კატალიზური და photocatalytic რეაქტორები. გამოყენების მაგალითები ნანონაწილაკების მოიცავს სნოს ₂ ნახშირბადის monoxide სენსორები, Tio ₂ ბოჭკოები, SiO ₂ კოლოიდური სილიციუმის და ოპტიკური ბოჭკოები, C ნახშირბადის შემავსებლის საბურავები, Fe ჩაწერის მასალა, Ni ბატარეის და, მცირე რაოდენობით, პალადიუმი, მაგნიუმის და ბისმუტის. ყველა ეს მასალა სინთეზირდება აეროზოლური რეაქტორები. მედიცინაში, ნანონაწილაკები გამოიყენება პრევენციისა და მკურნალობის ჭრილობის ინფექციები, ხელოვნური ძვლის იმპლანტანტები, ასევე გრაფიკა ტვინის.

მაგალითად წარმოება

იყიდება ალუმინის ნაწილაკების ქვეშ არგონი ნაკადი, გაჯერებული ლითონის დამთავრდება RAC 18 მმ დიამეტრის და 0.5 მეტრი სიგრძის, ტემპერატურა 1600 ° C at 1000 ° C / s. როგორც გაზის გავლის reactor გააჩნია nucleation და ზრდის ალუმინის ნაწილაკების. დანახარჯი 2 დმ ³ / წთ წნევა 1 ATM (1013 Pa). როგორც გაზის დამთავრდება და მოძრაობა ხდება supersaturated, რაც იწვევს გაჩენის ნაწილაკების შეჯახება და ორთქლის მოლეკულების მეორდება, სანამ ნაწილაკების აღწევს კრიტიკულ ზომა. როგორც ეს მოძრაობს მეშვეობით გაზის supersaturated ალუმინის მოლეკულების condense ნაწილაკების, იზრდება მათი ზომა.