ኬሚካላዊ ሪአክተሮች ምንድናቸው? የኬሚካላዊ ሪአክተሮች ዓይነቶች

2024 ደራሲ ደራሲ: Howard Calhoun | [email protected]. ለመጨረሻ ጊዜ የተሻሻለው: 2024-01-02 13:49

ኬሚካላዊ ምላሽ ወደ ምላሽ ሰጪዎች ለውጥ የሚያመራ ሂደት ነው። ከመጀመሪያው የተለየ አንድ ወይም ብዙ ምርቶች በሚያስከትሉ ለውጦች ይገለጻል. ኬሚካላዊ ምላሾች የተለየ ተፈጥሮ ናቸው. እንደ ሪኤጀንቶች አይነት, የተገኘው ንጥረ ነገር, የመዋሃድ ሁኔታዎች እና ጊዜ, መበስበስ, መፈናቀል, ኢሶሜራይዜሽን, አሲድ-ቤዝ, ሪዶክስ, ኦርጋኒክ ሂደቶች, ወዘተ. ይወሰናል.

የኬሚካል ሪአክተሮች የመጨረሻውን ምርት ለማምረት ምላሽ ለመስጠት የተነደፉ ኮንቴይነሮች ናቸው። ዲዛይናቸው በተለያዩ ሁኔታዎች ላይ የሚመረኮዝ ሲሆን ከፍተኛውን ውጤት በጣም ወጪ ቆጣቢ በሆነ መንገድ ማቅረብ አለበት።

እይታዎች

ሦስት ዋና ዋና የኬሚካል ሬአክተሮች ሞዴሎች አሉ፡

• ወቅታዊ።
• የቀጠለ ተቀስቅሷል (ሲፒኤም)።
• Plunger Flow Reactor (PFR)።

እነዚህ መሰረታዊ ሞዴሎች የኬሚካላዊ ሂደቱን መስፈርቶች ለማሟላት ሊሻሻሉ ይችላሉ።

ባች ሪአክተር

የዚህ አይነት ኬሚካላዊ ክፍሎች በአነስተኛ የምርት መጠን፣ ረጅም ምላሽ ሰጪ ጊዜ ወይም የተሻለ መራጭነት በተገኘባቸው ባች ሂደቶች ውስጥ ጥቅም ላይ ይውላሉ፣ እንደ አንዳንድ ፖሊሜራይዜሽን ሂደቶች።

ለዚህ ለምሳሌ ከማይዝግ ብረት የተሰሩ ኮንቴይነሮች ጥቅም ላይ ይውላሉ፣ ይዘታቸው ከውስጥ የሚሠሩ ቢላዋዎች፣ የጋዝ አረፋዎች ወይም ፓምፖች በመጠቀም ይቀላቀላሉ። የሙቀት መቆጣጠሪያ የሚካሄደው የሙቀት መለዋወጫ ጃኬቶችን፣ የመስኖ ማቀዝቀዣዎችን ወይም በሙቀት መለዋወጫ ውስጥ በማፍሰስ ነው።

ባች ሪአክተሮች በአሁኑ ጊዜ በኬሚካል እና ምግብ ማቀነባበሪያ ኢንዱስትሪዎች ውስጥ ጥቅም ላይ ይውላሉ። ቀጣይ እና ልዩ የሆኑ ሂደቶችን ማጣመር ስለሚያስፈልግ የእነርሱ አውቶማቲክ እና ማመቻቸት ችግር ይፈጥራል።

የከፊል-ባች ኬሚካላዊ ሪአክተሮች ተከታታይ እና ባች ኦፕሬሽንን ያዋህዳሉ። ለምሳሌ ባዮሬክተር በየጊዜው ይጫናል እና ያለማቋረጥ ካርቦን ዳይኦክሳይድን ያመነጫል, ያለማቋረጥ መወገድ አለበት. በተመሳሳይ፣ በክሎሪን ምላሽ ውስጥ፣ ክሎሪን ጋዝ ከአነቃቂዎቹ ውስጥ አንዱ ሲሆን፣ ያለማቋረጥ ካልገባ አብዛኛው ይለዋወጣል።

ትልቅ የምርት መጠን ለማረጋገጥ ቀጣይነት ያለው ኬሚካላዊ ሪአክተሮች ወይም የብረት ታንኮች ቀስቃሽ ወይም ቀጣይነት ያለው ፍሰት በዋናነት ጥቅም ላይ ይውላሉ።

ቀጣይ የተቀሰቀሰ ሬአክተር

ፈሳሽ ሪጀነኖች ወደ አይዝጌ ብረት ታንኮች ይመገባሉ። ትክክለኛ መስተጋብርን ለማረጋገጥ, በሚሠሩት ቅጠሎች ይደባለቃሉ. ስለዚህ ፣ በበእንደዚህ አይነት ሬአክተሮች ውስጥ, ሪአክተሮቹ ያለማቋረጥ ወደ መጀመሪያው ታንክ (ቋሚ, አረብ ብረት) ይመገባሉ, ከዚያም ወደ ተከታዮቹ ይገባሉ, በእያንዳንዱ ማጠራቀሚያ ውስጥ በደንብ ይደባለቃሉ. ምንም እንኳን የድብልቅ ውህዱ በእያንዳንዱ ግለሰብ ታንኮች ውስጥ ተመሳሳይነት ያለው ቢሆንም በስርዓቱ ውስጥ በአጠቃላይ ትኩረቱ ከታንክ ወደ ታንክ ይለያያል.

አንድ የተወሰነ መጠን ያለው ሬጀንት በታንክ ውስጥ የሚያጠፋው አማካይ የጊዜ መጠን (የመኖሪያ ጊዜ) የታንክን መጠን በአማካኝ የቮልሜትሪክ ፍሰት መጠን በማካፈል ማስላት ይቻላል። የሚጠበቀው መቶኛ የምላሽ ማጠናቀቅ በኬሚካል ኪነቲክስ በመጠቀም ይሰላል።

ታንኮች ከማይዝግ ብረት ወይም ውህድ እንዲሁም ከአናሜል ሽፋን ጋር የተሰሩ ናቸው።

አንዳንድ የNPM አንዳንድ አስፈላጊ ገጽታዎች

ሁሉም ስሌቶች በፍፁም ድብልቅ ላይ የተመሰረቱ ናቸው። ምላሹ የሚከናወነው ከመጨረሻው ትኩረት ጋር በተዛመደ ፍጥነት ነው። በተመጣጣኝ ሁኔታ፣ የፍሰት መጠን ከወራጅ ፍጥነቱ ጋር እኩል መሆን አለበት፣ አለበለዚያ ታንኩ ይጎርፋል ወይም ባዶ ይሆናል።

ከብዙ ተከታታይ ወይም ትይዩ HPMs ጋር መስራት ብዙ ጊዜ ወጪ ቆጣቢ ነው። ከማይዝግ ብረት የተሰሩ ታንኮች በአምስት ወይም ስድስት ክፍሎች ውስጥ የተገጣጠሙ እንደ ተሰኪ ፍሰት ሬአክተር ሊሆኑ ይችላሉ። ይህ የመጀመሪያው አሃድ ከፍ ባለ ሬአክታንት ትኩረት እንዲሰራ እና በዚህም ፈጣን ምላሽ እንዲሰጥ ያስችለዋል። እንዲሁም፣ በተለያዩ ኮንቴይነሮች ውስጥ ከሚከናወኑ ሂደቶች ይልቅ በርካታ የHPM ደረጃዎች በአቀባዊ የብረት ማጠራቀሚያ ውስጥ ሊቀመጡ ይችላሉ።

በአግድም እትም ባለብዙ ደረጃ ክፍል የተለያየ ከፍታ ባላቸው ቀጥ ያሉ ክፍልፋዮች የተከፋፈለ ሲሆን በዚህም ውህዱ በካስኬድ ውስጥ ይፈስሳል።

ምላሾቹ በደንብ ያልተደባለቁ ወይም በመጠን መጠኑ በጣም በሚለያዩበት ጊዜ፣ ቀጥ ያለ ባለብዙ ደረጃ ሬአክተር (የተሰለፈ ወይም አይዝጌ ብረት) በተቃራኒ ወቅታዊ ሁኔታ ጥቅም ላይ ይውላል። ይህ የሚቀለበስ ምላሾችን ለማከናወን ውጤታማ ነው።

ትንሹ የውሸት ፈሳሽ ንብርብር ሙሉ በሙሉ ተቀላቅሏል። አንድ ትልቅ የንግድ ፈሳሽ አልጋ ሬአክተር በጣም ወጥ የሆነ የሙቀት መጠን አለው፣ ነገር ግን የሚሳሳቱ እና የተፈናቀሉ ዥረቶች ድብልቅ እና በመካከላቸው የመሸጋገሪያ ሁኔታዎች።

የፕላግ-ፍሰት ኬሚካላዊ ሪአክተር

RPP አንድ ወይም ከዚያ በላይ ፈሳሽ ምላሽ ሰጪዎች በቧንቧ ወይም በቧንቧ የሚገቡበት ሬአክተር (ማይዝግ) ነው። በተጨማሪም የ tubular ፍሰት ተብለው ይጠራሉ. ብዙ ቱቦዎች ወይም ቱቦዎች ሊኖሩት ይችላል. ሬጀንቶች ያለማቋረጥ በአንድ ጫፍ ውስጥ ይገባሉ እና ምርቶች ከሌላው ይወጣሉ. ድብልቅው ሲያልፍ ኬሚካላዊ ሂደቶች ይከሰታሉ።

በአርፒፒ ውስጥ የምላሽ ድግምግሞሽ ነው፡ በመግቢያው በጣም ከፍተኛ ነው፣ ነገር ግን የሪጀንቶች ክምችት በመቀነሱ እና የውጤት ምርቶች ይዘት ሲጨምር ፍጥነቱ ይቀንሳል። ብዙውን ጊዜ የተለዋዋጭ ሚዛን ሁኔታ ላይ ይደርሳል።

ሁለቱም አግድም እና ቋሚ የሬአክተር አቅጣጫዎች የተለመዱ ናቸው።

ሙቀት ማስተላለፍ በሚያስፈልግበት ጊዜ ነጠላ ቱቦዎች በጃኬት ወይም ሼል እና ቱቦ ሙቀት መለዋወጫ ጥቅም ላይ ይውላሉ። በኋለኛው ሁኔታ, ኬሚካሎች ሊሆኑ ይችላሉሁለቱም በሼል እና ቱቦ ውስጥ።

ትልቅ ዲያሜትራቸው ኖዝሎች ወይም መታጠቢያዎች ያላቸው የብረት መያዣዎች ከ RPP ጋር ተመሳሳይ ናቸው እና በሰፊው ጥቅም ላይ ይውላሉ። አንዳንድ አወቃቀሮች አክሺያል እና ራዲያል ፍሰትን፣ አብሮገነብ የሙቀት መለዋወጫ ያላቸው በርካታ ዛጎሎች፣ አግድም ወይም ቋሚ ሬአክተር አቀማመጥ እና የመሳሰሉትን ይጠቀማሉ።

የመርከብ መርከብ በተለያዩ ምላሾች የፊት ግንኙነትን ለማሻሻል በካታሊቲክ ወይም በማይነቃቁ ጠጣር ሊሞላ ይችላል።

በ RPP ውስጥ ስሌቶቹ ቀጥ ያለ ወይም አግድም መቀላቀልን ከግምት ውስጥ እንዳላስገቡ አስፈላጊ ነው - "የፕላግ ፍሰት" የሚለው ቃል ይህ ነው. ሬጀንቶች በመግቢያው በኩል ብቻ ሳይሆን ወደ ሬአክተር ሊገቡ ይችላሉ። ስለዚህ, የ RPP ከፍተኛ ቅልጥፍናን ማግኘት ወይም መጠኑን እና ዋጋውን መቀነስ ይቻላል. የ RPP አፈጻጸም ብዙውን ጊዜ ከተመሳሳይ መጠን ከኤች.ፒ.ፒ.ፒ. በፒስተን ሬአክተሮች ውስጥ የድምጽ መጠን እና የጊዜ እኩል ዋጋ ሲኖረው ምላሹ አሃዶችን ከመቀላቀል የበለጠ የመጠናቀቅያ መቶኛ ይኖረዋል።

ተለዋዋጭ ሒሳብ

ለአብዛኛዎቹ ኬሚካላዊ ሂደቶች 100 በመቶ ማጠናቀቅ አይቻልም። ስርዓቱ ተለዋዋጭ ሚዛን እስከሚደርስበት ጊዜ ድረስ (የአጠቃላይ ምላሽ ወይም የአጻጻፍ ለውጥ በማይከሰትበት ጊዜ) በዚህ አመላካች እድገት ፍጥነታቸው ይቀንሳል. የአብዛኛዎቹ ስርዓቶች ሚዛናዊ ነጥብ ከ 100% ሂደት ማጠናቀቅ በታች ነው። በዚህ ምክንያት የቀሩትን ምላሽ ሰጪዎች ወይም ተረፈ ምርቶችን ለመለየት እንደ ዳይሬሽን ያሉ የመለያ ሂደቶችን ማካሄድ አስፈላጊ ነው.ኢላማ. እነዚህ ሪኤጀንቶች አንዳንድ ጊዜ እንደ ሃበር ሂደት ባሉ ሂደት መጀመሪያ ላይ እንደገና ጥቅም ላይ ሊውሉ ይችላሉ።

የ PFA መተግበሪያ

የፒስተን ፍሰት ሪአክተሮች ውህዶች በቱቦ መሰል ስርዓት ውስጥ ለትልቅ ፣ፈጣን ፣ተመሳሳይ ወይም የተለያዩ ምላሾች ፣ለተከታታይ ምርት እና ለከፍተኛ ሙቀት ማመንጨት ሂደቶች ሲንቀሳቀሱ ኬሚካላዊ ለውጥ ለማድረግ ያገለግላሉ።

አንድ ሃሳባዊ RPP የተወሰነ የመኖሪያ ጊዜ አለው፣ ማለትም ማንኛውም ፈሳሽ (ፒስተን) በሰዓቱ የሚገባ t በሰዓቱ t + τ ይተወዋል፣ τ የመጫኛው ጊዜ የመኖሪያ ጊዜ ነው።

የዚህ አይነት ኬሚካላዊ ሪአክተሮች ለረጅም ጊዜ ከፍተኛ አፈፃፀም አላቸው እንዲሁም ጥሩ የሙቀት ማስተላለፊያ አላቸው። የ RPPs ጉዳቶች የሂደቱን የሙቀት መጠን ለመቆጣጠር አስቸጋሪነት ነው, ይህም ወደ ያልተፈለገ የሙቀት መጠን መለዋወጥ እና ከፍተኛ ዋጋቸው. ነው.

Catalytic reactors

እነዚህ አይነት ክፍሎች ብዙ ጊዜ እንደ RPP ቢተገበሩም የበለጠ ውስብስብ ጥገና ያስፈልጋቸዋል። የካታሊቲክ ምላሽ መጠን ከኬሚካላዊው ጋር ካለው ግንኙነት መጠን ጋር ተመጣጣኝ ነው። በጠንካራ ቀስቃሽ እና ፈሳሽ ምላሽ ሰጪዎች ውስጥ የሂደቱ መጠን ከሚገኘው ቦታ ፣ ከኬሚካሎች ግብዓት እና ከምርቶች መውጣት ጋር ተመጣጣኝ ነው እና በድብልቅ ድብልቅ መኖር ላይ የተመሠረተ ነው።

የማነቃቂያ ምላሽ በእውነቱ ብዙ ጊዜ ባለብዙ ደረጃ ነው። ብቻ ሳይሆንየመጀመሪያ ምላሽ ሰጪዎች ከአነቃቂው ጋር ይገናኛሉ። አንዳንድ መካከለኛ ምርቶችም ከእሱ ጋር ምላሽ ይሰጣሉ።

የማነቃቂያዎች ባህሪም በዚህ ሂደት ውስጥ በተለይም በከፍተኛ የሙቀት መጠን በፔትሮኬሚካል ምላሾች ውስጥ በሲንተሪንግ ፣በኮኪንግ እና መሰል ሂደቶች ስለሚጠፉ የአነቃቂዎች ባህሪ ጠቃሚ ነው።

አዳዲስ ቴክኖሎጂዎችን መተግበር

RPP ለባዮማስ ልወጣ ያገለግላሉ። በሙከራዎች ውስጥ ከፍተኛ-ግፊት ማመላለሻዎች ጥቅም ላይ ይውላሉ. በውስጣቸው ያለው ግፊት 35 MPa ሊደርስ ይችላል. በርካታ መጠኖችን መጠቀም የመኖሪያ ጊዜን ከ 0.5 እስከ 600 ሴ.ሜ እንዲለዋወጥ ያስችለዋል. ከ 300 ዲግሪ ሴንቲግሬድ በላይ ሙቀትን ለማግኘት, በኤሌክትሪክ የሚሞቁ ማሞቂያዎች ጥቅም ላይ ይውላሉ. ባዮማስ የሚቀርበው በHPLC ፓምፖች ነው።

RPP ኤሮሶል nanoparticles

ከፍተኛ ቅይጥ ቅይጥ እና ወፍራም ፊልም መሪዎችን ጨምሮ ለተለያዩ ዓላማዎች ናኖሲዝድ ቅንጣቶችን በማዋሃድ እና በመተግበር ላይ ትልቅ ፍላጎት አለ። ሌሎች አፕሊኬሽኖች ማግኔቲክ የተጋላጭነት መለኪያዎችን፣ የሩቅ የኢንፍራሬድ ስርጭት እና የኑክሌር ማግኔቲክ ሬዞናንስ ያካትታሉ። ለእነዚህ ስርዓቶች ቁጥጥር የሚደረግበት መጠን ያላቸውን ቅንጣቶች ማምረት አስፈላጊ ነው. ዲያሜትራቸው ብዙውን ጊዜ ከ10 እስከ 500 nm ክልል ውስጥ ነው።

በመጠናቸው፣ ቅርጻቸው እና ከፍተኛ የሆነ የገጽታ ስፋት ምክንያት እነዚህ ቅንጣቶች የመዋቢያ ቀለሞችን፣ ሽፋኖችን፣ ማነቃቂያዎችን፣ ሴራሚክስን፣ ካታሊቲክ እና ፎቶካታሊቲክ ሪአክተሮችን ለማምረት ሊያገለግሉ ይችላሉ። የመተግበሪያ ምሳሌዎች ለ nanoparticles SnO₂ ለዳሳሾች ያካትታሉካርቦን ሞኖክሳይድ፣ ቲኦ₂ ለብርሃን መመሪያዎች፣ SiO_{2 ለኮሎይድል ሲሊከን ዳይኦክሳይድ እና ኦፕቲካል ፋይበር፣ ሲ ለካርቦን መሙያ ጎማዎች፣ ፌ ለመቅጃ ቁሶች, ኒ ለ ባትሪዎች እና, በተወሰነ ደረጃ, ፓላዲየም, ማግኒዥየም እና ቢስሙዝ. እነዚህ ሁሉ ቁሳቁሶች በኤሮሶል ሪአክተሮች ውስጥ የተዋሃዱ ናቸው. በመድኃኒት ውስጥ ናኖፓርቲሌሎች የቁስል ኢንፌክሽንን ለመከላከል እና ለማከም፣ ሰው ሰራሽ አጥንትን ለመትከል እና ለአእምሮ ምስሎች አገልግሎት ይሰጣሉ።}

የምርት ምሳሌ

የአሉሚኒየም ቅንጣቶችን ለማግኘት በብረት ትነት የተሞላ የአርጎን ፍሰት በ RPP ዲያሜትሩ 18 ሚሜ እና 0.5 ሜትር ርዝመት ካለው የሙቀት መጠን 1600 ° ሴ በ 1000 ° ሴ / ሰ ፍጥነት ይቀዘቅዛል።. ጋዝ በሪአክተሩ ውስጥ ሲያልፍ, የአሉሚኒየም ቅንጣቶች ኒውክሊየስ እና እድገት ይከሰታል. የፍሰቱ መጠን 2 ዲኤም3/ደቂቃ ሲሆን ግፊቱ 1 ኤቲም (1013 ፓ) ነው። በሚንቀሳቀስበት ጊዜ ጋዙ ይቀዘቅዛል እና ከመጠን በላይ ይሞላል ፣ ይህም ወደ ቅንጣቶቹ ግጭት እና በሞለኪውሎች መትነን ምክንያት ወደ ቅንጣቶች ኒውክሊየስ ይመራል ፣ ቅንጣቱ ወሳኝ መጠን እስኪደርስ ድረስ ይደጋገማል። በሱፐርሰቹሬትድ ጋዝ ውስጥ ሲዘዋወሩ፣የአሉሚኒየም ሞለኪውሎች ቅንጣቶቹ ላይ ይሰባሰባሉ፣ መጠናቸውም ይጨምራል።