ما هو المفاعلات الكيميائية؟ أنواع المفاعلات الكيميائية

التفاعل الكيميائي هو العملية التي تؤدي إلى تحويل المواد المتفاعلة. ويتميز هذا التغييرات، التي تنتج واحدة أو أكثر من المنتجات الأخرى من البدء. التفاعلات الكيميائية متنوعة. ان ذلك يعتمد على نوع من المواد المتفاعلة والمواد الناتجة، والظروف ووقت التركيب، والتحلل، والتشريد، المماكبة، وحامض القلوية، الأكسدة وغيرها، والعمليات العضوية.

المفاعلات الكيميائية هي خزان المخصصة لتنفيذ ردود الفعل من أجل تطوير المنتج النهائي. تصميمها يعتمد على عوامل مختلفة، وينبغي أن توفر أقصى قدر من العائد من معظم بطريقة فعالة من حيث التكلفة.

أنواع

هناك ثلاثة نماذج أساسية الرئيسية من المفاعلات الكيميائية:

• دفعة واحدة.
• خزان أثار المستمر (HPM).
• مفاعل المكونات تدفق (PFR).

هذه النماذج الأساسية يمكن تعديلها وفقا لمتطلبات عملية كيميائية.

مفاعل دفعة

وتستخدم وحدات الكيميائية من هذا النوع في عمليات دفعة في الإنتاج على نطاق صغير، وفترة رد الفعل طويلة أو عندما يتم تحقيق أفضل الانتقائية، كما هو الحال في بعض عمليات البلمرة.

لهذا الغرض، على سبيل المثال، فإن محتويات التي هي المهتاج شفرات العمل الداخلي سفينة الفولاذ المقاوم للصدأ، وفقاعات الغاز أو عن طريق المضخات. ويتم التحكم في درجة الحرارة من خلال السترات التبادل الحراري، ثلاجات الري أو الضخ من خلال مبادل حراري.

مفاعلات دفعة المستخدمة حاليا في الصناعات الكيميائية والصناعات الغذائية. الأتمتة وتحسين يخلق التعقيد، لأنه من الضروري الجمع بين العمليات المستمرة والمتقطعة.

المفاعلات الكيميائية نصف دفعة الجمع بين العمل في وسائط مستمرة ودفعة واحدة. A مفاعل حيوي، على سبيل المثال، يتم تحميل بشكل دوري ومستمر يطلق ثاني أكسيد الكربون، والتي يجب إزالتها بشكل مستمر. وبالمثل، عندما رد الفعل بالكلور، عندما يكون أحد الكواشف هو غاز الكلور، إن لم يكن يدار بشكل مستمر، والجزء الأكبر منه يتبخر.

لضمان حجم الإنتاج كبيرة تستخدم المفاعلات الكيميائية في المقام الأول أو وعاء معدني مستمرة مع النمام أو تدفق مستمر.

المستمر مفاعل خزان أثار

ويتم تغذية الكواشف السائلة إلى وعاء من الصلب المقاوم للصدأ. لضمان التفاعل السليم للشفرة عملهم أثار. وهكذا، في هذا النوع من المفاعلات يتم تغذية المواد المتفاعلة باستمرار إلى الخزان الأول (العمودي والصلب)، وبعد ذلك ندخل اللاحقة، والخلط في وقت واحد بعناية في كل سفينة. على الرغم من أن تكوين الخليط هو موحد في كل دبابة في النظام كما يختلف تركيز كامل من الحاويات إلى حاوية.

ويمكن حساب متوسط كمية الوقت الذي كمية منفصلة من المتفاعلة تنفق في الخزان (وقت الإقامة) ببساطة بقسمة حجم الحاويات بمعدل الحجمي متوسط therethrough التدفق. يتم احتساب نسبة المتوقع الانتهاء من رد فعل باستخدام حركية الكيميائية.

مصنوعة من الفولاذ المقاوم للصدأ الدبابات أو سبائك والمينا.

بعض الجوانب الهامة من مؤسسة دبي للإعلام

يتم تنفيذ كافة العمليات الحسابية بناء على مزيج مثالي. العائدات رد فعل بمعدل المتعلقة التركيز النهائي. في التوازن، يجب أن يكون معدل تدفق مساويا لمعدل التدفق، وإلا فإن خزان ممتلئ أو فارغ.

في كثير من الأحيان من المفيد اقتصاديا للعمل مع العديد من HPM تسلسلي أو متوازي. صهاريج من الصلب المقاوم للصدأ التي تم جمعها في سلسلة من خمس أو ست وحدات يمكن أن تتصرف كما مفاعل التدفق المكونات. وهذا يسمح أول وحدة لتشغيل مع تركيز أعلى من المواد الكيميائية، وبالتالي على معدل التفاعل العالي. أيضا، الخزان يمكن وضع عمودي الصلب HPM عدة مراحل، بدلا من العمليات التي أجريت في مختلف السفن.

في وحدة تنفيذ متعدد المراحل الأفقية تقسيم من الجدران الرأسية من ارتفاع مختلفة، من خلالها تدفق خليط أجهزة الطرد المركزي.

عندما تكون المواد المتفاعلة سيئة للاختلاط أو التي تختلف في الكثافة من مفاعل متعدد المراحل العمودي (مبطنة بالزجاج أو الفولاذ المقاوم للصدأ) في وضع المعاكس. هذا هو فعالة للتفاعل عكوس.

ومميعة صغيرة مختلطة تماما. مفاعل المميعة سرير تجاري كبير يحتوي على درجة حرارة موحدة إلى حد كبير ولكن يمزج اختلاط والدولة محل وتدفقات عابرة therebetween.

تدفق مفاعل كيميائي

PFR - مفاعل (الفولاذ المقاوم للصدأ)، حيث يتم ضخ واحدة أو أكثر سيولة الكواشف من خلال أنبوب أو أنابيب. كما دعا تدفق أنبوبي. يمكن أن يكون الأنابيب أو أنابيب متعددة. ويتم تغذية المواد المتفاعلة بشكل مستمر من خلال نهاية واحدة، والمنتجات تأتي من آخر. العمليات الكيميائية تجري لأنه يمر الخليط.

وPFR رد فعل سرعة نظام التدرج: مدخل مرتفع جدا، ولكن مع انخفاض في تركيز المواد المتفاعلة والمحصول المنتج زيادة محتوى يبطئ سرعته. عادة، يتم تحقيق التوازن الديناميكي.

نموذجية هي الاتجاه الأفقي والرأسي للمفاعل.

عندما نقل الحرارة المطلوبة، يتم وضع الأنابيب الفردية في سترة أو قذيفة والحرارة أنبوب مبادل يستخدم. وفي الحالة الأخيرة، قد تكون المواد الكيميائية سواء في السكن أو في الأنابيب.

حاويات معدنية مع فتحات كبيرة قطرها أو ما شابه ذلك PFR مياه وتستخدم على نطاق واسع. في بعض التكوينات استخدام التدفق المحوري وشعاعي، والأغشية متعددة مع مبادلات حرارية متكاملة، والوضع الأفقي أو الرأسي للمفاعل وهلم جرا.

ويمكن ملء وعاء مع كاشف مع الخاملة أو الحفازة الجسيمات لزيادة الاتصال البيني في رد فعل غير المتجانسة.

أهمية PFR هي أن الحسابات لا تأخذ في الاعتبار الخلط الرأسي أو الأفقي - وهذا هو المقصود من مصطلح "تدفق المكونات". ويمكن إدخال المواد المتفاعلة في المفاعل ليس فقط المدخل. وبالتالي، فمن الممكن لتحقيق كفاءة أعلى من وكالة حماية البيئة أو تقليل حجمها والتكلفة. PSC أداء عادة ما يكون أعلى من ذلك لإدارة الموارد الطبيعية من نفس الحجم. للقيم متساوية الحجم والوقت في المفاعلات رد فعل المكبس سوف يكون لها نسبة أعلى من الانتهاء منه في المجاميع خلط.

التوازن الديناميكي

وبالنسبة لغالبية العمليات الكيميائية من المستحيل تحقيق إنجاز 100 في المئة. سرعتهم تتناقص مع زيادة هذا المؤشر حتى لحظة عندما يصل نظام توازن ديناميكي (عندما لا تحدث استجابة الكلية أو تغيير في تكوين). نقطة التوازن في معظم النظم هي استكمال أقل من 100٪ من العملية. لهذا السبب، من الضروري لجعل عملية الانفصال مثل التقطير، لفصل المواد الكيميائية المتبقية أو من المنتجات من الهدف. ويمكن في بعض الأحيان هذه الكواشف إعادة استخدامها في بداية هذه العملية، على سبيل المثال، مثل عملية هابر.

تطبيق وكالة حماية البيئة

المفاعلات تدفق المكونات المستخدمة لتحويل الكيميائي للمركبات أثناء حركتها من خلال النظام، تشبه أنبوب، لغرض نطاق واسع، وردود الفعل بسرعة، متجانسة أو غير متجانسة، وعمليات الإنتاج المستمر وعندما الإفراج عن كميات كبيرة من الحرارة.

وPFR مثالية لديه فترة كمون ثابت، أي أي سائل (المكبس) وصوله في الوقت t، فإنه يترك في الوقت t + τ، حيث τ - .. الوقت Residence في المصنع.

المفاعلات الكيميائية من هذا النوع تمتلك مستويات عالية من الأداء على مدى فترات طويلة من الوقت، وكذلك نقل الحرارة ممتازة. مساوئ PFR هي صعوبة مراقبة درجة حرارة العملية التي يمكن أن تؤدي إلى الاختلافات في درجة الحرارة غير المرغوب فيها، وارتفاع تكلفتها.

مفاعلات الحفازة

على الرغم من أن كثيرا ما تنفذ وحدة من هذا النوع في شكل وكالة حماية البيئة، وأنها تحتاج إلى رعاية أكثر تعقيدا. معدل التفاعل الحفاز يتناسب مع كمية الحفاز في اتصال مع المواد الكيميائية. في حالة وجود محفز قوي والمتفاعلة السائل يتناسب مع سرعة عمليات المساحة المتاحة، ودخول المواد الكيميائية والمنتجات، واختيار يعتمد على وجود خلط المضطرب.

رد فعل الحفاز هو في الواقع في كثير من الأحيان خطوة متعددة. ليس فقط الكواشف الأولية تتفاعل مع المحفز. معه تتفاعل وبعض سيطة.

سلوك المحفزات مهم أيضا في حركية هذه العملية، وخاصة في التفاعلات البتروكيماوية عالية، كما يتم إلغاء تنشيط من قبل تلبد، فحم الكوك وعمليات مماثلة.

تطبيق تكنولوجيات جديدة

يستخدم SAR لتحويل الكتلة الحيوية. في التجارب مفاعلات الضغط العالي وتستخدم. الضغط فيها يمكن أن تصل إلى 35 ميجا باسكال. باستخدام أحجام متعددة تختلف فترة بقاء ،5-600 ثواني. للوصول إلى درجات حرارة تزيد عن 300 درجة مئوية يستخدم مع المفاعلات ساخنة كهربائيا. يتم تنفيذ تغذية الكتلة الحيوية عن طريق المضخات HPLC.

النانوية الهباء الجوي PSC

وهناك اهتمام كبير في تركيب واستخدام الجسيمات النانوية لأغراض مختلفة، بما في ذلك سبائك عالية والموصلات فيلم سميكة ل صناعة الإلكترونيات. وتشمل التطبيقات الأخرى قياس القابلية المغناطيسية، ونقل في بالرنين المغناطيسي والأشعة تحت الحمراء بعيدة النووي. لهذه النظم من الضروري لإنتاج حجم الجسيمات التي تسيطر عليها. قطرها عادة في حدود 10-500 نانومتر.

نظرا لحجمها وشكلها ومساحة محددة عالية من هذه الجزيئات يمكن استخدامها لإنتاج أصباغ التجميل، الأغشية، والمحفزات، والسيراميك، والحفازة والمفاعلات بهوتوكاتاليتيك. وتشمل الأمثلة على استخدام الجسيمات النانوية سنو ₂ استشعار غاز أول أكسيد الكربون، من تيو ₂ الألياف، شافي ₂ السيليكا الغروية والألياف البصرية، C لحشو الكربون في الإطارات، الحديد للمواد التسجيل، بطارية النيكل و، بكميات صغيرة، البلاديوم، المغنيسيوم والبزموت. يتم تجميع كل هذه المواد في المفاعلات الهباء الجوي. في الطب، وتستخدم الجسيمات النانوية لمنع وعلاج التهابات الجروح، ويزرع العظام الاصطناعية، وكذلك لتصوير الدماغ.

إنتاج المثال

للجسيمات الألومينا تحت تيار الأرجون، مشبعة المعدن يتم تبريد في RAC 18 ملم وقطرها 0.5 مترا، ودرجة حرارة 1600 درجة مئوية في 1000 درجة مئوية / ثانية. كما مرور الغاز عبر المفاعل يأتي التنوي ونمو الجزيئات الألومينا. معدل التدفق من 2 دسم ³ / دقيقة والضغط هو 1 أجهزة الصراف الآلي (1013 باسكال). كما يتم تبريد الغاز والحركة يصبح التشبع، الأمر الذي يؤدي إلى ظهور جزيئات من حوادث الاصطدام وجزيئات بخار لالمتكررة حتى يصل الجسيمات حجم الحرج. وهي تنتقل من خلال الغاز جزيئات الألومنيوم الفوق تتكثف على الجزيئات، وزيادة حجمها.