X'inhu l reatturi kimiċi? Tipi ta 'reatturi kimiċi

Ir-reazzjoni kimika huwa proċess li jwassal għall-konverżjoni tal-reactants. Huwa kkaratterizzat minn tibdil, li jrendu prodott wieħed jew aktar barra bidu. reazzjonijiet kimiċi huma diversi. Hija tiddependi fuq it-tip ta 'reactants,-sustanza li tirriżulta, il-kundizzjonijiet u l-ħin ta' sinteżi, dekomposizzjoni, spostament, isomerizzazzjoni, aċidu alkali, redox, eċċ u l-proċessi organiċi.

reatturi kimiċi huma tank maħsuba għat-twettiq tal--reazzjonijiet sabiex tiżviluppa l-prodott finali. Id-disinn tagħhom jiddependi fuq diversi fatturi u għandhom jipprovdu r-rendiment massimu tal-ispiża l-aktar mod effettiv.

tipi

Hemm tliet mudelli bażiċi ewlenin ta 'reatturi kimiċi:

• Lott.
• tank kontinwu mħawwda (HPM).
• reattur ta 'fluss plug (PFR).

Dawn il-mudelli bażiċi jistgħu jiġu modifikati skond il-ħtiġiet tal-proċess kimiku.

reattur lott

L-unitajiet kimiċi ta 'dan it-tip huma użati fi proċessi f'lottijiet fi produzzjoni fuq skala żgħira, żmien ta' reazzjoni twil jew meta l-aħjar selettività jintlaħaq, bħal fil xi proċessi ta 'polimerizzazzjoni.

Għal dan il-għan, per eżempju, l-kontenut tagħhom huma l-istainless bastiment azzar xfafar aġitat ħidma interna, bżieżaq tal-gass jew permezz ta 'pompi. kontroll tat-temperatura isir permezz ġkieket iskambju tas-sħana, friġġijiet irrigazzjoni jew ippumpjar permezz ta 'skambjatur tas-sħana.

reatturi tal-lott bħalissa użati fl-ipproċessar tal-ikel kimika u industriji. awtomazzjoni tagħhom u l-ottimizzazzjoni toħloq kumplessità, peress li huwa neċessarju li jgħaqqdu proċessi kontinwi u diskreti.

reatturi kimiċi semi-lott jikkombinaw ix-xogħol fil-modi kontinwi u tal-lott. A bioreactor, per eżempju, huma perjodikament mgħobbija u kontinwament jerħi dijossidu tal-karbonju, li għandhom jitneħħew kontinwament. Bl-istess mod, meta r-reazzjoni klorinazzjoni, meta wieħed mill-reactants huwa gass tal-kloru, jekk mhux mogħti b'mod kontinwu, il-maġġoranza tal jevapora.

Biex jiġi żgurat volumi kbar ta 'produzzjoni użati reatturi primarjament kimiċi jew bastiment tal-metall kontinwu b'ħawwada jew fluss kontinwu.

Kontinwu reattur tank mħawwda

reactants likwidi huma mitmugħa lill kontenitur istainless steel. Biex tiġi żgurata interazzjoni tajba tal xafra professjonali tagħhom jitħawwad. Għalhekk, f'dan it-tip ta 'reattur-reactants huma kontinwament jiddaħħlu fil-ewwel ġibjun (vertikali, azzar), u allura dawn jiksbu fil-sussegwenti, simultanjament b'attenzjoni taħlit f'kull reċipjent. Għalkemm il-kompożizzjoni tat -taħlita huwa uniformi f'kull tank fis-sistema bħala konċentrazzjoni sħiħa tvarja minn kontenitur għall kontenitur.

L-ammont medju ta 'żmien li l-ammont diskret ta' sustanza reattiva tonfoq fit-tank (ħin tar-residenza) tista 'tiġi kkalkulata sempliċiment billi jiġi diviż il-volum tal-kontenitur b'rata volumetriku medja ta' therethrough fluss. persentaġġ mistennija tat-tkomplija tar-reazzjoni huwa kkalkulat permezz tal kinetika kimiċi.

Magħmula minn tankijiet tal-istainless steel jew ligi u enemel.

Xi aspetti importanti tal-DMI

Il-kalkoli kollha huma mwettqa abbażi ta 'taħlita ideali. Ir-reazzjoni tipproċedi b'rata relatati mal-konċentrazzjoni finali. F'ekwilibriju, ir-rata tal-fluss għandha tkun ugwali għar-rata tal-fluss, inkella l-ġibjun huwa mimlija jew vojta.

Spiss ekonomikament vantaġġuża biex jaħdmu ma 'diversi HPM tas-serje jew paralleli. tankijiet azzar li ma jsaddadx miġbura kaskata ta 'ħames jew sitt unitajiet jistgħu jaġixxu bħala reattur plagg fluss. Dan jippermetti l-ewwel unità biex jopera ma 'konċentrazzjoni ogħla ta' reaġenti u, konsegwentement, rata reazzjoni ogħla. Ukoll, il-ġibjun jista 'jitqiegħed vertikali azzar HPM diversi stadji, minflok il-proċessi mwettqa fil-bastimenti varji.

Fl-unità eżekuzzjoni b'ħafna stadji orizzontali maqsuma bil-ħitan diviżorji vertikali ta 'għoli differenti, li permezz tiegħu flussi t-taħlita kaskati.

Meta l-reactants ma tantx huma jitħallat jew sostanzjalment differenti fid-densità ta 'reattur b'ħafna stadji vertikali (ħġieġ miksija jew azzar li ma jissaddadx) fil-modalità kontrokurrenti. Dan huwa effettiv għal reazzjonijiet riversibbli.

Il-sodda fluwidifikata żgħar huwa kompletament mħallta. reattur kummerċjali kbar fluwidizzat sodda jkollhom temperatura li sostanzjalment uniformi iżda taħlitiet jitħalltu u l-istat sostitwita u l-flussi temporanja therebetween.

reattur fluss kimiċi

PFR - reattur (stainless steel), li fih il-reactants wieħed jew aktar likwidi huma ppumpjat minn pajp jew tubu. Dawn jissejħu wkoll fluss tubulari. Huwa jista 'jkollhom pajpijiet jew tubi multipli. -Reactants huma mitmugħa kontinwament permezz tarf wieħed, u l-prodotti jkunu ġejjin minn ieħor. proċessi kimiċi jseħħu hekk kif tgħaddi taħlita.

Il PFR veloċità reazzjoni sistema xaqliba:-daħla hija għolja ħafna, iżda bi tnaqqis fil-konċentrazzjoni ta 'reactants u rendiment tal-prodott żdiedet kontenut inaqqas veloċità tagħha. Tipikament, l-ekwilibriju dinamiku jintlaħaq.

Tipiċi huma l-orjentazzjoni orizzontali u vertikali tar-reattur.

Meta t-trasferiment tas-sħana meħtieġa, it-tubi individwali huma mqiegħda fil-ġakketta jew qoxra u s-sħana tubu skambjatur huwa użat. Fl-aħħar każ, il-kimiċi tista 'tkun jew fil-housing jew fil-pajp.

Kontenituri tal-metall bi ftit żennuni ta 'dijametru kbir jew PFR bathtubs simili u użati ħafna. F'xi konfigurazzjonijiet użu assjali u radjali fluss, membrani multipli ma 'skambjaturi tas-sħana integrati, pożizzjoni orizzontali jew vertikali tar-reattur u l-bqija.

Bastiment li jkollu reaġent jistgħu jimtlew bil frak inerti jew katalitiku biex iżidu l-kuntatt interfacial fil- reazzjoni eteroġeni.

L-importanza tal-PFR hija li l-kalkoli ma jqis l-taħlit vertikali jew orizzontali - dan huwa maħsub bit-terminu "fluss plagg". -Reactants jistgħu jiġu introdotti fil-reattur mhux biss il-bokka. Għalhekk, huwa possibbli li tintlaħaq effiċjenza ogħla ta 'l-EPA jew inaqqas id-daqs tagħha u l-ispiża. KPS prestazzjoni hija ġeneralment ogħla minn dak tal-NRM 'l-istess volum. Għal valuri ugwali ta 'volum u l-ħin fil-reatturi pistun reazzjoni se jkollhom persentaġġ ogħla ta' tlestija milli fl-aggregati taħlit.

ekwilibriju dinamiku

Għall-maġġoranza tal-proċessi kimiċi huwa impossibbli li jinkiseb 100 fil-mija tlestija. veloċità tagħhom tonqos b'żieda dan l-indiċi sal-mument meta s-sistema tilħaq ekwilibriju dinamiku (meta r-rispons totali jew bidla fil-komposizzjoni ma sseħħx). Il-punt ta 'ekwilibriju f'ħafna sistemi hija anqas minn 100% tlestija tal-proċess. Għal din ir-raġuni huwa meħtieġ li jsiru l-proċess ta 'separazzjoni bħal distillazzjoni, li tissepara l-reaġenti li jifdal jew ta' mira prodotti sekondarji. Dawn ir-reaġenti jistgħu kultant jerġgħu jintużaw fil-bidu tal-proċess, pereżempju, bħall-proċess Haber.

L-applikazzjoni tal-EPA

reatturi fluss plagg użat għall-konverżjoni kimika tal-komposti matul il-moviment tagħhom permezz tas-sistema, li jixbħu tubu, għall-iskop ta 'skala kbira, reazzjonijiet fast, omoġenji jew eteroġenji, proċessi ta' produzzjoni kontinwi u meta jispiċċaw ammonti kbar ta 'sħana.

Il PFR ideali għandu ħin residenza fissa, jiġifieri, kwalunkwe likwidu (pistun) jaslu fil-ħin t, hija tħalli fil-ħin t + τ, fejn τ - .. ħin Residenza fl-impjant.

reatturi kimiċi ta 'dan it-tip jippossjedu livelli għolja ta' prestazzjoni fuq perjodi ta 'żmien estiż, kif ukoll trasferiment tas-sħana eċċellenti. L-iżvantaġġi ta 'PFR hija d-diffikultà ta' monitoraġġ tat-temperatura tal-proċess li jista 'jwassal għal differenzi fit-temperatura mhux mixtieqa, u l-ispiża ogħla tagħhom.

reatturi katalitiċi

Għalkemm unitajiet ta 'dan it-tip huma spiss implimentati fil-forma ta' l-EPA, li jeħtieġu kura aktar kumplessi. Ir-rata ta 'reazzjoni katalitiku huwa proporzjonali għall-ammont ta' katalizzatur f'kuntatt ma 'sustanzi kimiċi. Fil-każ ta 'katalizzatur solidu u sustanza reattiva likwidu huwa proporzjonali għall-veloċità tal-proċessi żona disponibbli, id-dħul ta' kimiċi u prodotti, u l-għażla tiddependi fuq il-preżenza ta 'taħlit turbolenti.

Ir-reazzjoni katalitiku huwa attwalment spiss tikkonsisti f'diversi stadji. Mhux biss l-reactants inizjali jirreaġixxu mal-katalizzatur. Miegħu jirreaġixxu u xi wħud mill-intermedjarji.

L-imġiba tal-katalisti huwa wkoll importanti fil-kinetika ta 'dan il-proċess, speċjalment fir-reazzjonijiet petrokimiċi għolja, peress li huma diżattivati minn tgħaqqid bis-sħana, għall-kokk u proċessi simili.

Applikazzjoni ta 'teknoloġiji ġodda

SAR huwa użat għall-konverżjoni tal-bijomassa. Fil-esperimenti ta 'reatturi ta' pressjoni għolja huma użati. Il-pressjoni fihom tista 'tilħaq 35 MPa. Bl-użu daqsijiet multipli li jvarjaw l-ħin tar-residenza minn 0.5 sa 600 sekonda. Biex jintlaħqu f'temperaturi ogħla minn 300 ° C jintuża ma reatturi imsaħħna elettrikament. għalf bijomassa hija mwettqa minn HPLC pompi.

nanopartiċelli aerosol PSC

Jeżisti interess qawwi fil-sinteżi u l-użu tan-nanopartiċelli għal skopijiet differenti, inklużi ligi għolja u ftit kondutturi film oħxon għall -industrija elettronika. Applikazzjonijiet oħra jinkludu kejl ta 'suxxettibilità manjetiċi, trasmissjoni fil-reżonanza manjetika bogħod infra-aħmar u nukleari. Għal dawn is-sistemi huwa neċessarju li jipproduċi daqs ta 'partiċella kkontrollata. dijametru tagħhom normalment fil-medda ta '10 sa 500 nm.

Minħabba d-daqs tagħhom, il-forma u l-erja tal-wiċċ speċifiku għoli ta 'dawn il-partiċelli jistgħu jintużaw għall-produzzjoni ta' pigmenti kosmetiċi, membrani, katalisti, ċeramika, katalitiċi u reatturi photocatalytic. eżempji ta 'applikazzjoni tan-nanopartiċelli jinkludu Sno ₂ għal sensuri monossidu tal-karbonju, TiO ₂ fibri, SiO ₂ silika kollojdali u fibri ottiċi, Ċ għal fillers karbonju fil-tajers, Fe għall-materjal reġistrazzjoni, batterija Ni u, f'ammonti iżgħar, palladju, manjesju u bismut. dawn il-materjali kollha huma sintetizzati fil-reatturi aerosol. Fil-mediċina, in-nanopartiċelli huma użati għall-prevenzjoni u t-trattament ta 'infezzjonijiet feriti, impjanti għadam artifiċjali, kif ukoll għall-immaġni tal-moħħ.

eżempju produzzjoni

Għal partiċelli alumina taħt fluss argon, saturati mal l-metall jitkessaħ fir-RAC 18 mm fid-dijametru u 0.5 m twila, it-temperatura 1600 ° C 1000 ° C / i. Peress li l-passaġġ tal-gass mit-reattur taqa nucleation u t-tkabbir ta 'partiċelli alumina. Ir-rata tal-fluss ta '2 ^dm3 / min u l-pressjoni huwa ta' 1 atm (1013 Pa). Peress li l-gass jitkessaħ u l-moviment isir supersaturated, li twassal għall-ħolqien ta 'partiċelli minn ħabtiet u molekoli fwar li rripetuta sakemm il-partiċelli jilħaq daqs kritiku. Kif jiċċaqlaq permezz tal-gass saturat molekuli aluminju tikkondensa fuq il-partiċelli, tkabbar id-daqs tagħhom.