Што е хемиски реактори? Видови на хемиски реактори

реакција хемиски е процес кој води до конверзија на реактантите. Таа се карактеризира со промени, кои даваат еден или повеќе производи, освен почеток. Хемиски реакции се различни. Тоа зависи од видот на реактантите, како резултат на супстанции, условите и времето на синтеза, распаѓање, поместување, изомеризација, киселина за алкално-, редокс, итн и органските процеси.

Хемиски реактори се резервоарот наменети за вршење на реакциите со цел да се развие на финалниот производ. Нивниот дизајн зависи од различни фактори и треба да обезбеди максимален принос од повеќето цена ефективен начин.

видови

Постојат три основни модели на хемиски реактори:

• Серија.
• Континуирано предизвика резервоарот (HPM).
• Plug-реактор на проток (PFR).

Овие основни модели може да биде изменета во согласност со барањата на хемиски процес.

Batch реактор

Хемиски единици од овој тип се користи во серија процеси во мал обем на производството, долго време на реакција или каде да се оствари најдобра селективност, како и во некои полимеризација процеси.

За таа цел, на пример, содржините на кои се вознемирени внатрешни работни сечила од нерѓосувачки челик садови, гас меурчиња или со помош на пумпи. контрола на температурата се врши преку размена на топлина јакни, наводнување фрижидери или транспорт преку разменувач на топлина.

Серија реактори во моментов се користат во хемиската и прехранбената индустрија. Нивната автоматизација и оптимизација создава комплексност, бидејќи тоа е неопходно да се комбинираат континуиран и дискретни процеси.

Полу-серија хемиски реактори се комбинираат работата во континуирана и серија режими. Биореактор, на пример, периодично се натоварени и постојано се ослободува јаглерод диоксид, што мора постојано да се отстрани. Исто така, кога реакцијата на хлорирање, кога еден од реактанти е хлор гас, ако не се администрира континуирано, најголемиот дел од тоа испарува.

За да се обезбеди големи количини на производство главно се користи хемиски реактори или континуирано метален сад со мешалка или континуиран проток.

Континуирано предизвика резервоарот реактор

течност реактанти се доставуваат до контејнер од нерѓосувачки челик. За да се обезбеди соодветна интеракција од нивниот работен сечилото позадина. Така, во овој вид реактор реактантите континуирано се хранат во првите резервоар (вертикално, челик), а потоа тие се во подоцнежните, истовремено внимателно мешање во секој сад. Иако составот на смесата е Дрес во секој резервоар во системот како целина концентрација варира од контејнерот за да се сад.

Просечниот износ на време дека дискретни износот на реактант поминува (време на престој) на резервоарот може да се пресмета со едноставно делење на волуменот на садот со просечна стапка од истото волуменски проток. Се очекува процентот на завршување на реакцијата е пресметана со користење на хемиската кинетика.

Изработени од нерѓосувачки челик тенкови или легури и емајлирани.

Некои важни аспекти на ИСНХ

Сите пресметки се врши врз основа на идеална мешавина. Реакцијата продолжува по стапка поврзани со финална концентрација. На рамнотежа, стапката на проток треба да биде еднаква на брзината на проток, инаку резервоарот е полн или празен.

Често економски најповолна да работат со неколку сериски или паралелни HPM. Од нерѓосувачки челик тенкови собрани во каскада од пет или шест единици можат да се однесуваат како реактор приклучок проток. Ова им овозможува на првата единица да работат со повисока концентрација на реагенсите и, следствено, повисока стапка на реакција. Исто така, резервоарот може да се стави вертикална челик HPM неколку фази, наместо на процеси спроведени во одделни садови.

Во хоризонтална единица повеќестепена извршување поделен со вертикална преградни ѕидови на различна висина, преку која мешавината тече каскади.

Кога реактантите се слабо мешаат или значително се разликуваат во густината на вертикална повеќестепена реактор (стакло обрабени или од нерѓосувачки челик) во countercurrent режим. Ова е ефективно за реверзибилна реакции.

На мала флуидизиран слој е целосно измешани. Големи реактор комерцијална флуидизирана подлога има значително Дрес на температура, но растворувачот којшто е мешавини и заменет држава и минливи тече помеѓу нив.

хемиски реактор на проток

PFR - реактор (нерѓосувачки челик), назначена со тоа, што еден или повеќе течност реактанти се пумпа преку цевка или цевка. Тие се нарекуваат и во вид на цевка проток. Тоа може да има повеќе цевки или цевки. Реактантите се хранат континуирано преку едниот крај, а производите се од друга. Хемиски процеси се одвиваат како што поминува смеса.

На PFR реакција брзина систем градиент: на влезот е многу висока, но со намалување на концентрацијата на реактантите и производ родот зголемена содржина забавува брзината. Типично, се постигнува динамичка рамнотежа.

Карактеристични се хоризонтална и вертикална ориентација на реакторот.

Кога се бара за пренос на топлина, на поединецот цевки се поставени во јакна или школка и цевка разменувач на топлина се користи. Во вториот случај, хемикалии можат да бидат или во куќиштето или во цевката.

Садови од метал со голем дијаметар прскалки или слични кади PFR и широко се користи. Во некои конфигурации користат аксијални и радијални проток, повеќе мембрани со интегриран разменувачи на топлина, хоризонтална или вертикална положба на реакторот и така натаму.

Сад со реагенс може да биде исполнет со инертен или каталитичка честички за да се зголеми интерфацијална контакт во хетерогени реакција.

Важноста на PFR е дека пресметките не се земе во предвид вертикална или хоризонтална мешање - ова се подразбира под терминот "plug тек". Реактантите може да се воведе во реакторот не само на влезот. Така, тоа е можно да се постигне поголема ефикасност на ЕПА или да се намали нејзината големина и цена. ПСК перформанси е повисока од онаа на НРМ од ист обем. За еднакви вредности на обем и време во реактори реакцијата клипот ќе имаат поголем процент на довршеност отколку во агрегати мешање.

динамичка рамнотежа

За поголемиот дел од хемиските процеси е невозможно да се постигне 100 отсто завршување. Нивната брзина се намалува со зголемување на овој индекс се до моментот кога системот достигнува динамичка рамнотежа (кога не се случи вкупниот одговор или промена во составот). На точката на рамнотежа во повеќето системи е помалку од 100% на проектот на процесот. За оваа причина, тоа е потребно да се направи процесот на поделба, како што дестилација, за поделба на преостанатите реагенси или нуспроизводи од цел. Овие реагенси понекогаш може да се користи во почетокот на процесот, на пример, како што се процесот Хабер.

Примената на ЕПА

реактори приклучок проток користи за хемиска конверзија на соединенија време на нивното движење низ системот, личи на цевка, за целите на големи, брзо, хомогена или хетерогена реакции, континуирано производство процеси и кога се ослободува големо количество на топлина.

Идеален PFR има време за фиксен престој, односно било која течност (клипот) пристигнува во време t, го остава во време t + τ, каде τ - .. престој време во фабриката.

Хемиски реактори од овој тип имаат високи нивоа на перформанси во текот на подолг период на време, како и одличен пренос на топлина. Недостатоците на PFR е тешкотијата на следење на температурата на процес кој може да доведе до несакани температурни разлики, и нивната повисока цена.

каталитички реактори

Иако единици од овој тип често се спроведува во форма на ЕПА, тие бараат повеќе комплексни заштита. На стапката на каталитичка реакција е пропорционален на износот на катализатор во контакт со хемикалии. Во случај на солидна катализатор и течни реагенс е пропорционален на брзината на процесите на располагање област, влегувањето на хемикалии и производи, како и изборот зависи од присуството на турбулентните мешање.

Каталитички реакција е, всушност, често мулти-чекор. Не само почетна реактантите реагираат со катализатор. Со него реагираат и некои од посредници.

Однесувањето на катализатори е исто така важно во кинетиката на овој процес, особено во високо петрохемиски реакции, како што се деактивира со синтерување, coking и слични процеси.

Примена на нови технологии

SAR се користи за конверзија на биомасата. Во експериментите на реактори висок притисок се користат. Притисокот во нив може да достигне 35 MPa. Користење на повеќе големини за да се разликуваат времето за престој 0,5-600 секунди. За да се постигне температури во износ од 300 ° C се користи со електрично греење реактори. добиточна храна биомаса се врши од страна на HPLC-пумпи.

ПСК аеросол наночестички

Постои значителен интерес во синтезата и користењето на наночестички за различни цели, вклучувајќи и високи легури и дебел филм проводници за електроника индустрија. Други апликации вклучуваат мерење на магнетните подложност, пренос во далеку инфрацрвена и нуклеарна магнетна резонанца. За овие системи е потребно да се произведе контролирана големина на честички. Нивниот дијаметар обично во опсег од 10 до 500 nm.

Поради нивната големина, обликот и висока специфична површина на овие честички може да се користи за производство на козметички пигменти, мембрани, катализатори, керамика, каталитички и Фотокаталитичка реактори. Примери на употреба на наночестички вклучуваат SNO ₂ за јаглерод моноксид сензори, TiO ₂ влакна, колоиден силициум диоксид SiO ₂ и оптички влакна, C за јаглерод спојници во гумите, Фе за материјалот на снимање, Ni батеријата, а во помали количини, паладиум, магнезиум и бизмут. Сите овие материјали се синтетизираат во аеросол реактори. Во медицината, наночестички се користи за превенција и третман на инфекции на рани, вештачка коска импланти, како и за снимање на мозокот.

пример производство

За Алумина прилив на честичките под дејство на аргонот, заситен со метал се лади во RAC 18 mm во дијаметар и 0,5 М, температурата 1600 ° C во 1000 ° C / ови. Како премин гас преку реактор доаѓа нуклеација и раст на алуминиум честички. стапка на проток од 2 dm ³ / мин и притисокот е 1 atm (1013 PA). Како гас се лади и движењето станува Презаситен, што доведува до појава на честички од судири и молекули пареа да се повторува се додека на честички ќе достигне критична големина. Како што се движи низ гасот Презаситен алуминиум молекули се кондензира на честички, зголемување на нивната големина.