เป็นเครื่องปฏิกรณ์เคมีอะไร? ประเภทของเครื่องปฏิกรณ์เคมี

ปฏิกิริยาทางเคมีเป็นกระบวนการที่นำไปสู่การเปลี่ยนแปลงของสารตั้งต้นที่ เป็นลักษณะการเปลี่ยนแปลงซึ่งผลผลิตหนึ่งหรือมากกว่าผลิตภัณฑ์อื่น ๆ กว่าการเริ่มต้น ปฏิกิริยาเคมีที่มีความหลากหลาย มันขึ้นอยู่กับชนิดของสารตั้งต้นสารที่เกิดขึ้นตามเงื่อนไขและระยะเวลาของการสังเคราะห์สลายตัวราง isomerization กรดด่างอกซ์ ฯลฯ และกระบวนการอินทรีย์

เครื่องปฏิกรณ์เคมีถังไว้สำหรับการดำเนินการเกิดปฏิกิริยาในการสั่งซื้อที่จะพัฒนาผลิตภัณฑ์ในขั้นสุดท้าย การออกแบบของพวกเขาขึ้นอยู่กับปัจจัยต่างๆและควรจะให้ผลผลิตสูงสุดของค่าใช้จ่ายมากที่สุดในลักษณะที่มีประสิทธิภาพ

ประเภท

มีสามรูปแบบพื้นฐานหลักของเครื่องปฏิกรณ์เคมี:

• ชุด
• อย่างต่อเนื่องขยับถัง (HPM)
• Plug-ไหลเครื่องปฏิกรณ์ (PFR)

เหล่านี้รูปแบบพื้นฐานสามารถปรับเปลี่ยนได้ตามความต้องการของกระบวนการเคมี

เครื่องปฏิกรณ์แบบกะ

หน่วยเคมีชนิดนี้ถูกนำมาใช้ในกระบวนการผลิตของชุดในการผลิตขนาดเล็กเวลาปฏิกิริยายาวหรือที่การเลือกที่ดีที่สุดจะประสบความสำเร็จเช่นเดียวกับในกระบวนการพอลิเมอบาง

เพื่อจุดประสงค์นี้เช่นเนื้อหาของซึ่งมีใจสแตนเลสเรือใบมีดทำงานภายในฟองก๊าซหรือโดยวิธีการของปั๊ม การควบคุมอุณหภูมิจะดำเนินการผ่านทางแจ็คเก็ตการแลกเปลี่ยนความร้อน, ตู้เย็นชลประทานหรือสูบน้ำผ่านเครื่องแลกเปลี่ยนความร้อน

เครื่องปฏิกรณ์แบทช์ที่ใช้ในปัจจุบันในทางเคมีและอุตสาหกรรมอาหารการประมวลผล ระบบอัตโนมัติและการเพิ่มประสิทธิภาพของพวกเขาสร้างความซับซ้อนเพราะมันเป็นสิ่งที่จำเป็นที่จะรวมกระบวนการอย่างต่อเนื่องและไม่ต่อเนื่อง

เครื่องปฏิกรณ์เคมีกึ่งชุดรวมการทำงานในโหมดที่ต่อเนื่องและชุด เครื่องปฏิกรณ์ชีวภาพตัวอย่างเช่นมีการโหลดเป็นระยะ ๆ อย่างต่อเนื่องและปล่อยก๊าซคาร์บอนไดออกไซด์ซึ่งจะต้องถูกลบออกอย่างต่อเนื่อง ในทำนองเดียวกันเมื่อเกิดปฏิกิริยาคลอรีนเมื่อหนึ่งในสารตั้งต้นคือก๊าซคลอรีนหากไม่ได้บริหารงานอย่างต่อเนื่องจำนวนมากของมันระเหย

เพื่อให้แน่ใจว่าปริมาณการผลิตขนาดใหญ่ที่ใช้เครื่องปฏิกรณ์เคมีส่วนใหญ่หรือเรือโลหะอย่างต่อเนื่องกับกวนหรือไหลอย่างต่อเนื่อง

อย่างต่อเนื่องเครื่องปฏิกรณ์ถังกวน

สารตั้งต้นของเหลวจะถูกป้อนให้กับภาชนะสแตนเลส เพื่อให้แน่ใจว่าการทำงานร่วมกันที่เหมาะสมของใบมีดทำงานของพวกเขาขยับ ดังนั้นในประเภทของเครื่องปฏิกรณ์นี้สารตั้งต้นเป็นอาหารอย่างต่อเนื่องเข้าไปในอ่างเก็บน้ำแรก (แนวตั้ง, เหล็ก) และแล้วพวกเขาได้รับในภายหลังพร้อมกันอย่างรอบคอบผสมในเรือแต่ละ แม้ว่าองค์ประกอบของ ส่วนผสมเป็นชุด ในแต่ละถังในระบบที่มีความเข้มข้นแตกต่างกันจากทั้งภาชนะภาชนะ

จำนวนเงินเฉลี่ยของเวลาว่าจำนวนเงินที่ไม่ต่อเนื่องของสารตั้งต้นที่ใช้เวลาในถัง (เวลาที่อยู่อาศัย) สามารถคำนวณได้ง่ายๆโดยการหารปริมาณของภาชนะในอัตราที่ปริมาตรเฉลี่ยของ therethrough ไหล ร้อยละที่คาดหวังของความสำเร็จของการเกิดปฏิกิริยาที่มีการคำนวณโดยใช้จลนพลศาสตร์เคมี

ทำจากถังสแตนเลสหรือโลหะผสมและเคลือบ

บางแง่มุมที่สำคัญของ DMI

การคำนวณทั้งหมดจะดำเนินการบนพื้นฐานของการผสมผสานที่เหมาะ ปฏิกิริยาเงินในอัตราที่เกี่ยวข้องกับความเข้มข้นสุดท้าย ที่สมดุลอัตราการไหลควรจะเท่ากับอัตราการไหลมิฉะนั้นอ่างเก็บน้ำที่เต็มไปด้วยหรือเปล่า

บ่อยครั้งที่เปรียบทางด้านเศรษฐกิจที่จะทำงานกับหลายอนุกรมหรือขนาน HPM ถังสแตนเลสที่เก็บรวบรวมในน้ำตกของห้าหรือหกหน่วยสามารถทำงานเป็นเครื่องปฏิกรณ์ไหลปลั๊ก นี้จะช่วยให้หน่วยแรกในการดำเนินงานที่มีความเข้มข้นสูงขึ้นของสารเคมีและดังนั้นอัตราการเกิดปฏิกิริยาสูง นอกจากนี้อ่างเก็บน้ำอาจจะอยู่ในแนวตั้งเหล็ก HPM หลายขั้นตอนแทนของกระบวนการดำเนินการในเรือต่างๆ

ในแนวนอนหน่วยดำเนินการหลายขั้นตอนโดยแบ่งพาร์ติชันผนังในแนวตั้งของความสูงที่แตกต่างกันโดยที่ส่วนผสมไหลลดหลั่น

เมื่อสารตั้งต้นที่มีผสมกันได้ไม่ดีหรือมีนัยสำคัญแตกต่างกันในความหนาแน่นของเครื่องปฏิกรณ์แบบหลายขั้นตอนแนวตั้ง (แก้วเรียงรายหรือสแตนเลส) ในโหมดทวน นี้จะมีประสิทธิภาพสำหรับปฏิกิริยาย้อนกลับได้

เตียง fluidized ขนาดเล็กมีการผสมอย่างสมบูรณ์ เครื่องปฏิกรณ์เชิงพาณิชย์ fluidized เตียงขนาดใหญ่มีอุณหภูมิสม่ำเสมออย่างมีนัยสำคัญ แต่ผสมละลายและแทนที่รัฐและชั่วคราวกระแส therebetween

เครื่องปฏิกรณ์ไหลของสารเคมี

PFR - เครื่องปฏิกรณ์ (สแตนเลส) ประเด็นหนึ่งหรือสภาพคล่องมากขึ้นสารตั้งต้นจะสูบผ่านท่อหรือหลอด พวกเขาจะเรียกว่าการไหลของท่อ ก็สามารถมีท่อหรือหลายหลอด สารตั้งต้นเป็นอาหารอย่างต่อเนื่องผ่านทางปลายด้านหนึ่งและผลิตภัณฑ์มาจากที่อื่น กระบวนการทางเคมีที่ เกิดขึ้นเมื่อมันผ่านส่วนผสม

PFR ความเร็วปฏิกิริยา ระบบการไล่ระดับสี: ขาเข้าสูงมาก แต่มีการลดลงของความเข้มข้นของสารตั้งต้นและผลผลิตสินค้าเนื้อหาเพิ่มขึ้นช้าความเร็ว โดยปกติสมดุลแบบไดนามิกจะประสบความสำเร็จ

โดยทั่วไปเป็นแนวนอนและแนวตั้งของเครื่องปฏิกรณ์

เมื่อถ่ายโอนความร้อนจำเป็นต้องใช้หลอดของแต่ละบุคคลจะอยู่ในแจ็คเก็ตหรือเปลือกและความร้อนหลอดแลกเปลี่ยนถูกนำมาใช้ ในกรณีหลัง, สารเคมีที่อาจเป็นได้ทั้งในที่อยู่อาศัยหรือในท่อ

ภาชนะที่ทำจากโลหะที่มีหัวฉีดขนาดเส้นผ่าศูนย์กลางขนาดใหญ่หรือ PFR อ่างอาบน้ำที่คล้ายกันและใช้กันอย่างแพร่หลาย ในการกำหนดค่าบางคนใช้ไหลตามแนวแกนและรัศมีเยื่อหลายที่มีการแลกเปลี่ยนความร้อนแบบบูรณาการแนวนอนหรือแนวตั้งของเครื่องปฏิกรณ์และอื่น ๆ

เรือด้วยน้ำยาอาจจะเต็มไปด้วยอนุภาคเฉื่อยหรือตัวเร่งปฏิกิริยาที่จะเพิ่มรายชื่อผู้ติดต่อ interfacial ใน ปฏิกิริยาที่แตกต่างกัน

ความสำคัญของ PFR คือว่าการคำนวณไม่คำนึงถึงแนวตั้งหรือแนวนอนผสม - นี่คือความหมายของคำว่า "ไหลเสียบ" สารตั้งต้นสามารถนำเข้าสู่เครื่องปฏิกรณ์ไม่เพียง แต่ทางเข้า ดังนั้นจึงเป็นไปได้ที่จะเกิดประสิทธิภาพที่สูงขึ้นของ EPA หรือลดขนาดและค่าใช้จ่าย PSC ประสิทธิภาพการทำงานมักจะสูงกว่าที่ของ NRM ของปริมาณเดียวกัน สำหรับค่าเท่ากับของปริมาณและเวลาในเครื่องปฏิกรณ์ปฏิกิริยาลูกสูบจะมีเปอร์เซ็นต์ที่สูงขึ้นของความสำเร็จกว่าในมวลรวมผสม

สมดุลแบบไดนามิก

สำหรับส่วนใหญ่ของกระบวนการทางเคมีที่เป็นไปไม่ได้ที่จะบรรลุแล้วเสร็จร้อยละ 100 ความเร็วของพวกเขาลดลงด้วยการเพิ่มขึ้นของดัชนีนี้ขึ้นอยู่กับช่วงเวลาที่ระบบถึงสมดุลแบบไดนามิก (เมื่อรวมการตอบสนองหรือการเปลี่ยนแปลงในองค์ประกอบไม่ได้เกิดขึ้น) จุดสมดุลในระบบมากที่สุดคือเสร็จน้อยกว่า 100% ของกระบวนการ ด้วยเหตุนี้จึงเป็นสิ่งจำเป็นที่จะทำให้กระบวนการแยกเช่นกลั่นแยกสารเคมีที่เหลือหรือโดยผลิตภัณฑ์ของเป้าหมาย น้ำยาเหล่านี้บางครั้งสามารถนำกลับมาใช้ในการเริ่มต้นของกระบวนการเช่นเช่นกระบวนการฮาเบอร์

แอพลิเคชันของ EPA

เครื่องปฏิกรณ์ไหลเสียบใช้ในการแปลงทางเคมีของสารในระหว่างการเคลื่อนไหวของพวกเขาผ่านระบบคล้ายหลอดสำหรับวัตถุประสงค์ของการขนาดใหญ่ปฏิกิริยาอย่างรวดเร็วเหมือนกันหรือต่างกันกระบวนการผลิตอย่างต่อเนื่องและเมื่อปล่อยจำนวนมากของความร้อน

เหมาะ PFR มีเวลาที่อยู่อาศัยถาวรเช่นของเหลวใด ๆ (ลูกสูบ) เดินทางมาถึง ณ เวลา t มันใบที่เวลา t + τที่τ - .. เวลา Residence ในโรงงาน

เครื่องปฏิกรณ์เคมีชนิดนี้มีประสิทธิภาพในระดับสูงกว่าการขยายระยะเวลาเช่นเดียวกับการถ่ายโอนความร้อนที่ดีเยี่ยม ข้อเสียของการ PFR คือความยากของการตรวจสอบอุณหภูมิของกระบวนการที่สามารถนำไปสู่การแตกต่างของอุณหภูมิที่ไม่พึงประสงค์และค่าใช้จ่ายที่สูงขึ้นของพวกเขา

เครื่องปฏิกรณ์ตัวเร่งปฏิกิริยา

แม้ว่าหน่วยประเภทนี้มักจะถูกนำมาใช้ในรูปแบบของ EPA ที่พวกเขาต้องการการดูแลที่ซับซ้อนมากขึ้น อัตราการเกิดปฏิกิริยาเร่งปฏิกิริยาเป็นสัดส่วนกับปริมาณของตัวเร่งปฏิกิริยาในการสัมผัสกับสารเคมี ในกรณีที่เป็นตัวเร่งปฏิกิริยาของแข็งและของเหลวสารตั้งต้นเป็นสัดส่วนกับความเร็วของกระบวนการในพื้นที่ที่มีอยู่เข้าเคมีภัณฑ์และผลิตภัณฑ์และตัวเลือกขึ้นอยู่กับการปรากฏตัวของป่วนผสม

ปฏิกิริยาที่เร่งปฏิกิริยาเป็นจริงมักจะเป็นหลายขั้นตอน ไม่เพียง แต่สารตั้งต้นเริ่มต้นทำปฏิกิริยากับตัวเร่งปฏิกิริยา ตอบสนองกับเขาและบางส่วนของตัวกลาง

พฤติกรรมของตัวเร่งปฏิกิริยาที่ยังเป็นสิ่งสำคัญในจลนพลศาสตร์ของกระบวนการนี้โดยเฉพาะอย่างยิ่งในปฏิกิริยาปิโตรเคมีสูงที่พวกเขาจะปิดการใช้งานโดยการเผาถ่านหินและกระบวนการที่คล้ายกัน

การประยุกต์ใช้เทคโนโลยีใหม่

SAR จะใช้สำหรับการแปลงของชีวมวล ในการทดลองของเครื่องปฏิกรณ์แรงดันสูงที่มีการใช้ ความดันในพวกเขาสามารถเข้าถึง 35 เมกะปาสคาล ใช้หลายขนาดแตกต่างกันไปเวลาที่อยู่อาศัย 0.5-600 วินาที ไปถึงอุณหภูมิเกิน 300 องศาเซลเซียสใช้กับเครื่องปฏิกรณ์อุ่นไฟฟ้า ฟีดชีวมวลจะดำเนินการโดยวิธี HPLC-ปั๊ม

PSC อนุภาคนาโนสเปรย์

มีความสนใจเป็นอย่างมากในการสังเคราะห์และการใช้อนุภาคนาโนเพื่อวัตถุประสงค์ต่างๆรวมทั้งโลหะผสมสูงและตัวนำฟิล์มหนาสำหรับเป็น อุตสาหกรรมอิเล็กทรอนิกส์ การใช้งานอื่น ๆ ได้แก่ การวัดความไวต่อแม่เหล็กส่งในอินฟราเรดและแม่เหล็กนิวเคลียร์ สำหรับระบบเหล่านี้ก็เป็นสิ่งจำเป็นในการผลิตที่มีขนาดอนุภาคควบคุม เส้นผ่าศูนย์กลางของพวกเขามักจะอยู่ในช่วงของ 10-500 นาโนเมตร

เนื่องจากขนาดของพวกเขารูปร่างและพื้นที่ผิวสูงเฉพาะของอนุภาคเหล่านี้สามารถนำมาใช้ในการผลิตเม็ดสีเครื่องสำอางเยื่อตัวเร่งปฏิกิริยา, เซรามิก, เครื่องปฏิกรณ์ตัวเร่งปฏิกิริยาและออกไซด์ ตัวอย่างการประยุกต์ใช้อนุภาคนาโน ได้แก่ SnO ₂ เซ็นเซอร์คาร์บอนมอนอกไซด์ TiO ₂ เส้นใย SiO ₂ ซิลิกาคอลลอยด์และเส้นใยออปติคอล, C สำหรับฟิลเลอร์คาร์บอนในยางเฟสำหรับวัสดุบันทึกแบตเตอรี่ Ni และในปริมาณน้อยแพลเลเดียมแมกนีเซียม และบิสมัท วัสดุทั้งหมดเหล่านี้จะสังเคราะห์ในเครื่องปฏิกรณ์ละออง ในยาอนุภาคนาโนที่ใช้สำหรับการป้องกันและรักษาแผลติดเชื้อ, การปลูกถ่ายกระดูกเทียมเช่นเดียวกับสำหรับการถ่ายภาพของสมอง

การผลิตตัวอย่างเช่น

สำหรับอนุภาคอะลูมินาภายใต้กระแสอาร์กอน อิ่มตัวกับ โลหะระบายความร้อนใน RAC 18 มิลลิเมตรและมีขนาดเส้นผ่าศูนย์กลาง 0.5 เมตรยาวอุณหภูมิ 1,600 องศาเซลเซียสที่ 1000 ° C / s ในฐานะที่เป็นทางเดินก๊าซผ่านเครื่องปฏิกรณ์มานิวเคลียสและการเจริญเติบโตของอนุภาคอะลูมินา อัตราการไหลของ 2 dm ³ / นาทีและความดัน 1 บรรยากาศ (1013 PA) ในฐานะที่เป็นก๊าซจะระบายความร้อนและการเคลื่อนไหวจะกลายเป็นอิ่มตัวซึ่งนำไปสู่การเกิดขึ้นของอนุภาคจากการชนและโมเลกุลของไอน้ำที่จะทำซ้ำจนกว่าอนุภาคถึงขนาดที่สำคัญ ขณะที่มันเคลื่อนผ่านก๊าซอิ่มตัวโมเลกุลของอลูมิเนียมรวมตัวบนอนุภาคเพิ่มขนาดของพวกเขา