Care este reactoarele chimice? Tipuri de reactoare chimice

Reacția chimică este un proces care conduce la conversia reactanților. Acesta este caracterizat prin modificări, care produc altele decât pornind de unul sau mai multe produse. Reacțiile chimice sunt diverse. Depinde de tipul de reactanți, substanța rezultată, condițiile și timpul de sinteză, descompunere, înlocuire, izomerizare, acid-alcalin, redox, etc. și procese organice.

reactoare chimice sunt cisternă destinate pentru efectuarea reacțiilor în scopul dezvoltării produsului final. Designul lor depinde de diverși factori, și ar trebui să asigure randamentul maxim al modul cel mai eficient al costurilor.

tipuri

Există trei modele principale de bază ale reactoarelor chimice:

• Lot.
• Rezervor de agitare continuă (HPM).
• reactor Plug-flow (PFR).

Aceste modele de bază pot fi modificate în conformitate cu cerințele procesului chimic.

reactor discontinuu

Unitățile chimice ale acestui tip sunt utilizate în procese discontinue, la o producție la scară mică, un timp de reacție lung sau în cazul în care cea mai bună selectivitate este atins, în unele procese de polimerizare.

În acest scop, de exemplu, conținutul care sunt vase din oțel inoxidabil lame agitate interne de lucru, bule de gaz sau cu ajutorul pompelor. Controlul temperaturii se realizează prin intermediul jachete de schimb de căldură, frigidere de irigare sau pompare printr-un schimbător de căldură.

reactoare lot utilizate în prezent în industria de prelucrare a produselor alimentare și chimice. automatizare si optimizare a acestora creează complexitate, deoarece este necesar să se combine procese continue și discrete.

reactoare chimice semicontinuu se combină locul de muncă în modurile continue cât și. Un bioreactor, de exemplu, sunt încărcate periodic și eliberează continuu de dioxid de carbon, care trebuie să fie îndepărtat în mod continuu. In mod similar, atunci când reacția de clorurare, atunci când unul dintre reactanți este clor gazos, în cazul în care nu sunt administrate în mod continuu, cea mai mare parte se evaporă.

Pentru a asigura volume mari de producție utilizate în principal de reactoare chimice sau vas metalic continuu cu un agitator sau un flux continuu.

Continuous tanc reactor cu agitare

reactanții lichizi sunt introduse într-un recipient din oțel inoxidabil. Pentru a asigura o interacțiune corespunzătoare a lamei lor de lucru agitat. Astfel, în acest tip de reactor reactanții se alimentează continuu în primul rezervor (vertical, oțel), și apoi ei a lua în ulterioare, amestecarea simultană cu grijă în fiecare vas. Deși compoziția amestecului este uniform în fiecare rezervor în sistem ca o concentrație întreagă variază de la container la container.

Suma medie de timp în care cantitatea de reactant discret petrece în rezervor (timpul de staționare) se poate calcula simplu prin împărțirea volumului containerului la o rată medie volumetrică a curgerii. procentul preconizat de terminarea reacției se calculează folosind cinetica chimică.

Fabricat din rezervoare din oțel inoxidabil sau aliaje și emailat.

Unele aspecte importante ale DMI

Toate calculele sunt efectuate pe baza unui amestec ideal. Reacția are loc la o rată legată de concentrația finală. La echilibru, debitul trebuie să fie egal cu debitul, altfel rezervorul este plin sau gol.

Deseori economic avantajoasă pentru a lucra cu mai multe HPM serial sau paralel. Recipiente din inox colectate într-o cascadă de cinci sau șase unități se poate comporta ca un reactor cu flux. Aceasta permite prima unitate să funcționeze cu o concentrație mai mare de reactivi și, în consecință, o viteză de reacție mai mare. De asemenea, rezervorul poate fi plasat vertical din oțel HPM mai multe etape, în locul proceselor desfășurate în diferite vase.

Unitate orizontală execuție multietajate împărțit de pereți despărțitori verticali de înălțimi diferite, prin care amestecul curge în cascadă.

Atunci când reactanții sunt slab miscibili sau substanțial diferă în densitatea unui reactor vertical în mai multe etape (sticlă căptușite sau oțel inoxidabil), într-un mod contracurent. Acest lucru este eficient pentru reacții reversibile.

Micul Patul fluidizat este complet amestecat. reactor mare cu pat fluidizat comercial are o temperatură substanțial uniformă, dar amestecurile miscibile și starea înlocuite și fluxurile tranzitorii între ele.

reactor cu curgere chimică

PFR - un reactor (oțel inoxidabil), în care unul sau mai mulți reactanți lichizi sunt pompate printr-o țeavă sau un tub. Ele sunt, de asemenea, numit flux tubular. Poate avea țevi sau tuburi multiple. Reactanții sunt alimentate continuu printr-un capăt, iar produsele provin dintr-o alta. procese chimice au loc pe măsură ce trece amestecul.

PFR Viteza de reacție a sistemului de gradient: orificiul de intrare este foarte mare, dar cu o reducere a concentrației reactanților și randamentul produsului crește conținutul încetinește viteza. De obicei, se realizează un echilibru dinamic.

Tipic sunt orientarea orizontală și verticală a reactorului.

Când transferul de căldură necesar, tuburile individuale sunt plasate în manta sau manta și căldură tub schimbătorul este utilizat. În acest ultim caz, substanțele chimice pot fi fie în carcasă sau în țeavă.

Recipientele din metal, cu o mare diametru duze sau PFR căzi similare și utilizate pe scară largă. În unele configurații folosesc flux axial și radial, membrane multiple cu schimbătoare de căldură integrate, poziție orizontală sau verticală a reactorului și așa mai departe.

Vas cu un reactiv poate fi umplut cu particule în suspensie inert sau catalitică , pentru a mări contactul interfacială în reacția heterogenă.

Importanța PFR este faptul că calculele nu iau în considerare amestecarea vertical sau orizontal - aceasta se înțelege prin termenul „flux de dop“. Reactanții pot fi introduse în reactor nu numai orificiul de intrare. Astfel, este posibil să se obține o eficiență mai mare a APE sau de a reduce mărimea și costul acesteia. Performanța PSC este de obicei mai mare decât cea a MNR din același volum. Pentru valori egale de volum și timp în reactoarele cu piston de reacție va avea un procent mai mare de finalizare decât în agregatele de amestecare.

echilibru dinamic

Pentru majoritatea proceselor chimice este imposibil de a atinge 100 de procente de finalizare. Viteza lor scade cu creșterea acestui indice până în momentul în care sistemul ajunge la un echilibru dinamic (când nu se produce răspunsul totală sau modificarea în compoziție). Punctul de echilibru în majoritatea sistemelor este mai mică de 100% la finalizarea procesului. Din acest motiv, este necesar ca procesul de separare, cum ar fi distilarea, pentru a separa reactivii rămași sau produse secundare din țintă. Acești reactivi pot fi uneori reutilizate la începutul procesului, de exemplu, cum ar fi procesul Haber.

Aplicarea APE

in reactor cu curgere utilizate pentru conversia chimică a compușilor în timpul mișcării lor prin sistem, care seamănă cu un tub, în scopul pe scară largă, reacții rapide, omogene sau eterogene, procese de producție continue și la eliberarea unor cantități mari de căldură.

Ideal PFR are un timp de rezidență fixă, adică orice lichid (piston) care sosesc la momentul t, se lasă la momentul t + τ, unde τ - .. Timpul de staționare în plantă.

reactoare chimice de acest tip posedă niveluri ridicate de performanță pe perioade lungi de timp, precum și transfer de căldură excelent. Dezavantajele PFR este dificultatea de monitorizare a temperaturii procesului, care poate conduce la diferențe de temperatură nedorite, iar costul lor mai mari.

reactoarelor catalitice

Cu toate ca unități de acest tip sunt adesea puse în aplicare în formă de APE, au nevoie de ingrijire mai complexe. Viteza de reacție catalitică este proporțională cu cantitatea de catalizator în contact cu substanțe chimice. În cazul unui catalizator solid și reactant lichid este proporțională cu viteza suprafeței disponibile proceselor, intrarea substanțelor și a produselor, iar selecția depinde de prezența de amestecare turbulentă.

Reacția catalitică este de fapt adesea cu mai multe etape. Nu numai reactanții inițiali reacționează cu catalizatorul. Cu el reacționează și unii dintre intermediari.

Comportamentul catalizatorilor este de asemenea important în cinetica acestui proces, în special în reacții petrochimice mari, deoarece acestea sunt dezactivate prin sinterizare, cocsificarea și procese similare.

Aplicarea noilor tehnologii

SAR este utilizat pentru conversia biomasei. In experimentele de reactoare de înaltă presiune sunt utilizate. Presiunea din ele poate ajunge la 35 MPa. Folosind mai multe dimensiuni pentru a varia durata de staționare de la 0,5 până la 600 de secunde. Pentru a ajunge la temperaturi de peste 300 ° C se folosește reactoarele încălzite electric. furajele biomasă se realizează prin pompe de HPLC.

nanoparticule de aerosoli PSC

Există un interes considerabil în sinteza și utilizarea nanoparticulelor pentru diferite scopuri, inclusiv aliaje de înaltă și o grosime de conductori de film pentru industria electronică. Alte aplicații includ măsurarea susceptibilității magnetice, transmitere în rezonanță magnetică departe infraroșu și nuclear. Pentru aceste sisteme este necesară pentru a produce o dimensiune controlată a particulelor. Diametrul lor, de obicei, în intervalul de la 10 la 500 nm.

Datorită dimensiunilor, formei și o suprafață mare specifică a acestor particule pot fi utilizate pentru producerea de pigmenți cosmetice, membrane, catalizatori, ceramică, catalitice și reactoarele fotocatalitice. Exemple de utilizare de nanoparticule includ SnO ₂ pentru senzori de monoxid de carbon, TiO ₂ fibre, _SiO2 dioxid de siliciu coloidal și fibre optice, C pentru umpluturi de carbon în anvelope, Fe pentru materialul de înregistrare, acumulatorul Ni și, în cantități mai mici, paladiu, magneziu și bismut. Toate aceste materiale sunt sintetizate în reactoare cu aerosoli. In medicina, nanoparticule sunt utilizate pentru prevenirea și tratamentul infecțiilor plăgilor, implanturi osoase artificiale, precum și pentru imagistica a creierului.

exemplu producția

Pentru particule de alumină sub un curent de argon, saturat cu metalul se răcește în RAC 18 mm diametru și 0,5 m lungime, temperatura de 1600 ° C la 1000 ° C / s. Deoarece trecerea gazului prin reactor vine nucleația și creșterea particulelor de alumină. Debitul de 2 dm ³ / min , iar presiunea este de 1 atm (1013 Pa). Pe măsură ce gazul este răcit și mișcarea devine suprasaturată, ceea ce duce la apariția particulelor de la coliziuni și moleculele de vapori la repetate până când particula atinge o dimensiune critică. În timp ce trece prin gaz moleculele de aluminiu suprasaturate condensează pe particulele, crescând dimensiunea lor.