Hé! Egy vegyi reaktor -szállítói csapat tagja vagyok, és ma arra törekszem, hogy beszélgethessek veled egy kémiai reaktor megtervezéséről. Ez egy nagyon jó és fontos folyamat, akár egy nagy ipari üzemben, akár egy kis kutatólaboratóriumban.
Az alapok megértése
Először is, tudnunk kell, hogy mi a kémiai reaktor. Alapvetően egy tartály, ahol kémiai reakciók történnek. Ezek a reakciók bármi lehetnek, az egyszerű vegyi anyagok készítésétől a komplex gyógyszerekig. A reaktor kialakítása egy csomó tényezőtől függ, például a reakció típusától, az érintett reagensektől és a kívánt termékektől.
Különböző típusú kémiai reaktorok léteznek, például a kötegelt reaktorok, a folyamatos keverésű - tartály -reaktorok (CSTR) és a dugó -áramlási reaktorok (PFR). A kötegelt reaktorok olyanok, mint egy nagy edény, ahol egyszerre kevered az összes reagenset, hagyja, hogy a reakció megtörténjen, majd vegye ki a termékeket. Kiválóan alkalmasak kis méretarányú előállításra és reakciókra, amelyek meghatározott időtartamra szükségük van egy meghatározott időtartamra.
A CSTR -k viszont folyamatos. Folyamatosan hozzáadja a reagenseket, és folyamatosan kivonja a termékeket. A belsejében lévő tartalom jól kevert, ami elősegíti a következetes termék megszerzését. Dugó - áramlási reaktorokat használnak, amikor azt akarja, hogy a reagensek egyenes vonalban folynak át a reaktoron, olyan, mint egy cső. Ez hasznos olyan reakciókhoz, ahol a reagensek hozzáadása számít.
A reakció meghatározása
Mielőtt elkezdenénk a tervezést, egyértelmű képet kell kapnunk a kémiai reakcióról. Mik a reagensek? Milyen termékekre törekszünk? És ami a legfontosabb: mi a reakciómechanizmus? A reakciómechanizmus megmutatja nekünk, hogyan alakulnak a reagensek lépésről lépésre termékekké.
Például, ha nitrogénből és hidrogénből ammóniát készítünk, akkor a reakció (n_ {2}+3H_ {2} \ dightLeftHarpoons2nh_ {3}). Ez egy exoterm reakció, ami azt jelenti, hogy hőt bocsát ki. Ezt tudva megtervezhetjük, hogyan kell kezelni a hőt a reakció folyamat során.
Azt is ki kell találnunk a reakciósebességet. A reakciósebesség megmutatja nekünk, milyen gyorsan történik a reakció. Ez olyan dolgoktól függ, mint a hőmérséklet, a nyomás és a reagensek koncentrációja. Ezeknek a tényezőknek a szabályozásával szükség szerint felgyorsíthatjuk vagy lelassíthatjuk a reakciót.
A megfelelő reaktor típusának kiválasztása
Az általunk meghatározott reakció alapján kiválaszthatjuk a legmegfelelőbb reaktor típusát. Ha ez egy olyan reakció, amelyre szükség van a hőmérséklet és az idő gondos ellenőrzésére, akkor a kötegelt reaktor lehet az út. A nagyméretű folyamatos termelés esetén a CSTR vagy a PFR jobb lehet.
Tegyük fel, hogy polimert készítünk. A polimereket úgy készítik, hogy a kis molekulákat összekapcsolják. Ez a reakció általában hosszú időt vesz igénybe, és speciális hőmérsékleti és nyomásfeltételeket igényel. A kötegelt reaktor lehetővé tenné számunkra, hogy pontosan ellenőrizzük ezeket a feltételeket. A reagenseket a megfelelő hőmérsékletre melegíthetjük, a megfelelő időben hozzáadhatjuk a katalizátorokat, és ellenőrizhetjük, hogy a reakció simán megy.
Másrészt, ha hidrogénből és klórból egy egyszerű kémiai, például sósav ((HCL)) készítünk egy folyamatos reaktor, mint a PFR, hatékonyabb lenne. A reagensek folyamatosan áramolhatnak a reaktoron, és a reakció gyorsan megtörténhet.
A reaktor méretének megtervezése
Miután kiválasztottuk a reaktor típusát, ki kell találnunk a reaktor méretét. Ez a kívánt termelési aránytól függ. Ha óránként nagy mennyiségű terméket akarunk előállítani, akkor nagyobb reaktorra van szükségünk.
Néhány matematikát használunk a reaktor méretének kiszámításához. A kötegelt reaktor esetében figyelembe vesszük a reakcióidőt, a reagensek térfogatát és az átváltási sebességet. A konverziós arány megmutatja nekünk, hogy a reagensek mekkora részét termékekké alakulnak. Például, ha 90% -os konverziós arányunk van, ez azt jelenti, hogy a reagensek 90% -át termékekké alakították át.
A folyamatos reaktorokhoz olyan egyenleteket használunk, amelyek összekapcsolják a reagensek áramlási sebességét, a reakciósebességet és a kívánt konverziót. Ezek az egyenletek segítenek meghatározni a reaktor mennyiségét, amely a kívánt termelési sebesség eléréséhez szükséges.
Hő- és tömegátadási szempontok
A hő- és tömegátvitel kulcsfontosságú a kémiai reaktor kialakításában. Mint már korábban említettem, egyes reakciók hőt (exoterm reakciókat) bocsátanak ki, míg mások elnyelik a hőt (endotermikus reakciók). Gondoskodnunk kell arról, hogy képesek -e szabályozni a reaktoron belüli hőmérsékletet.
Az exoterm reakciókhoz szükség lehet egy hűtőrendszerre. Ez lehet egy dzseki a reaktor körül, hűvösfolyadékkal, mint a víz. A hűtőfolyadék elnyeli a hőt a reakcióból, és ellenőrzi a hőmérsékletet. Egy endoterm reakcióban fűtési rendszerre van szükségünk a szükséges hő biztosításához.
A tömegátvitel arról szól, hogy a reagensek és termékek hogyan mozognak a reaktor belsejében. A jó tömegátvitel biztosítja, hogy a reagensek jól keverhessenek, és a termékeket hatékonyan lehet eltávolítani. Javíthatjuk a tömegátadást a CSTR -ben lévő agitátorok használatával, vagy az áramlási út megtervezésével PFR -ben.
Biztonsági funkciók
A biztonság mindig kiemelt prioritás a kémiai reaktor tervezésekor. Figyelembe kell vennünk olyan dolgokat, mint a nyomáscsökkentő szelepek, a hőmérséklet -érzékelők és a vészhelyzeti leállítási rendszerek.
A nyomáscsökkentő szelepek azért fontosak, mert ha a reaktoron belüli nyomás túl magasra kerül, akkor robbanást okozhat. A szelep kinyitja és felszabadítja a túlzott nyomást a balesetek megelőzése érdekében. A hőmérséklet -érzékelők segítenek a reaktoron belüli hőmérséklet megfigyelésében. Ha a hőmérséklet túl magas vagy túl alacsony, akkor intézkedhetünk annak beállítására.
A vészhelyzeti leállítási rendszerek ott vannak, ha valami súlyosan rosszul fordul elő. Gyorsan megállíthatják a reagensek áramlását, és leállíthatják a reaktort a további károsodás elkerülése érdekében.
A laboratóriumi vákuumszűrő rendszer szerepe
A tervezési folyamat során figyelembe kell vennünk a termékek elválasztását is. ALaboratóriumi vákuumszűrő rendszerItt nagyon hasznos lehet. Segít a szilárd anyagok elválasztásában a folyadékoktól, vákuum alkalmazásával, hogy a folyadékot szűrőn keresztül húzza. Ez fontos a termékek tisztításához és a - termékek által nem kívánt megszabaduláshoz.
Ha érdekli a reaktorok
Ha egy kémiai reaktor piacán vagy, és megbízható beszállítóval keres, akkor fedeztük Önt. Évek óta tapasztalható a magas színvonalú kémiai reaktorok tervezésében és gyártásában. Szakértői csoportunk együtt dolgozhat veled, hogy megértse az Ön egyedi igényeit, és megtervezze az Ön igényeinek megfelelő reaktorot. Függetlenül attól, hogy szüksége van egy kis méretű laboratóriumi reaktorra vagy egy nagy méretű ipari iparra, segíthetünk.
Ha érdekel többet megtudni, vagy beszerzési vitát szeretne kezdeni, ne habozzon elérni. Azért vagyunk itt, hogy megválaszoljuk az összes kérdését, és vezesse Önt a folyamaton.
Referenciák
- Fogler, HS (2006). A kémiai reakciókészítés elemei. Prentice Hall.
- Levenspiel, O. (1999). Kémiai reakciómérnöki munka. Wiley.
