راکتورهای شیمیایی

راکتور شیمیایی دستگاهی است که در آن واکنش های شیمیایی از قبیل تبدیل، ترکیب یا تجزیه به منظور تولید ماده ی مورد نظر صورت می گیرد. عواملی چون دما، فشار، غلظت، اختلاط و… در انجام و سرعت یک واکنش دخیل می باشند. از این رو در طراحی راکتورهای شیمیایی از اصول مکانیک سیالات، ترمودینامیک، انتقال حرارت، انتقال جرم و سینتیک واکنش های شیمیایی بهره گیری می شود. به دلیل انجام بعضی از واکنش های ناخواسته یا وجود مقداری از ماده ی اولیه با محصول راکتور، امکان عرضه مستقیم محصول به بازار مهیا نیست. برای تحقق این امر انجام بعضی عملیات فیزیکی چون جداسازی، خالص سازی … بر روی محصول ضروری است.

راکتورهای شیمیایی

انواع راکتورهای شیمیایی

انواع راکتور شیمیایی

شاید در مورد انواع راکتور شیمیایی چیز هایی شنیده باشید. در فرایندهای بازیافت روغن، روغن عبوری از راکتور میزان بسیار زیادی تبخیر صورت می گیرد! پس راکتور یک بخش حیاتی از هر صنعت شیمیایی است که در آن واکنش های شیمیایی انجام می شود. در اصل می توان گفت به وسیله راکتورهای شیمیایی، مواد اولیه خام به محصولات نهایی تبدیل می شوند و از این رو انواع راکتور شیمیایی تجهیزات مهم در هر فرآیندی هستند. یکی از دستگاه های قابل ارائه در نیرونماد، راکتور شیمیایی می باشد که می توانید برای اطلاعات بیشتر به محصول مربوطه مراجعه کنید.

در هر نوع صنایعی مانند صنایع شیمیایی، صنعت پلیمر، صنایع رنگسازی، صنایع دارویی و بسیاری از صنایع دیگر، راکتور ها نقش مهمی در یک واکنش شیمیایی دارند. در این مطلب می خواهیم در موردانواع راکتور شیمیایی صحبت کنیم. اگر می خواهید در این باره چیزی بدانید، تا انتهای این مقاله همراه ما باشید.

راکتور چیست؟

راکتور چیست؟

راکتور یک وسیله ای است برای افزودن مواد شیمیایی و انجام واکنش های شیمیایی است. راکتور شیمیایی از بخش های مختلف تشکیل شده است. انواع مختلفی از واکنش ها در راکتورهای شیمیایی انجام می شود.

مهندسان شیمی راکتورهایی را برای به حداکثر رساندن ارزش فعلی خالص برای واکنش داده شده طراحی می کنند. طراحان اطمینان حاصل می کنند که واکنش با بالاترین بازدهی به سمت محصول خروجی مورد نظر پیش می رود و بالاترین بازده محصول را تولید می کند در حالی که برای خرید و بهره برداری به کمترین مقدار پول نیاز دارد.

هزینه های عملیاتی معمولی شامل انرژی ورودی، حذف انرژی، هزینه های مواد خام، نیروی کار و غیره است. تغییرات انرژی می تواند به شکل گرمایش یا سرمایش، پمپاژ برای افزایش فشار، کاهش فشار اصطکاکی یا هم زدن باشد. مهندسی واکنش های شیمیایی شاخه ای از مهندسی شیمی است که با راکتورهای شیمیایی و طراحی آن ها به ویژه با کاربرد سینتیک شیمیایی در سیستم های صنعتی سر و کار دارد.

انواع راکتورهای شیمیایی

راکتورهای شیمیایی ممکن است به شکل مخازن طراحی شوند. برای راکتورهای شیمیایی، دسته بندی های مختلفی وجود دارد. در یک راکتور شیمیایی ناپیوسته، مواد اولیه وارد راکتور می شوند و پس از انجام عملیات مختلف، محصولاتی که واکنش نشان نداده اند، از راکتور خارج می شوند. وقتی واکنش به پایان رسید، دسته را می توان حذف کرد و راکتور را برای دور دیگری آماده کرد.

این نوع از راکتورها زمانی بهترین عملکرد را دارد که افراد به مواد شیمیایی در مقیاس کوچک نیاز داشته باشند، به عنوان مثال زمانی که شیمیدانان تحقیقاتی در حال آماده سازی ترکیبات برای تحقیقات دارویی هستند؛ این راکتور بهترین نوع راکتور شیمیایی برای استفاده است.

راکتورهای شیمیایی پیوسته تا زمانی که مواد مورد نیاز برای واکنش تأمین شود، به طور مداوم کار می کنند. این ها برای ایجاد یک منبع ثابت از یک ماده شیمیایی مورد نیاز استفاده می شوند. راکتورهای پیوسته معمولاً در ساخت مواد شیمیایی صنعتی استفاده می شوند، زمانی که نیاز به یک ماده شیمیایی زیاد و بسیار سازگار باشد. این راکتورها به طور دوره ای برای تعمیر و نگهداری یا زمانی که نیازی به آن ها نیست، خاموش می شوند، در این صورت ممکن است در هنگام راه اندازی مجدد، اقدامات خاصی انجام شود تا عملکرد آن ها مختل نشود.

این دستگاه ها توسط مهندسان شیمی که با نیازهای راکتورهای شیمیایی و روش های مختلف استفاده از آن ها آشنا هستند، طراحی شده اند. برای کاربردهای خاص، یک مهندس ممکن است یک راکتور سفارشی طراحی کند که به طور خاص برای یک منظور ساخته شده است، در این صورت مهندس در طراحی فضایی که راکتور در آن استفاده خواهد شد نیز مشارکت دارد تا اطمینان حاصل شود که با دستورالعمل های ایمنی مطابقت دارد و تأیید کنید که فضا به درستی برای جا دادن راکتور شیمیایی طراحی شده است. دقیقا مثل برج تقطیر که فقط با هدف جداسازی محلول ها براساس نقطه جوش آن ها عمل می کند، راکتورها هم کاربردهای خاص خودشان را دارند.

شیمیدانان فعال همچنین می توانند انواع راکتور شیمیایی خود را برای پروژه های خاص بسازند. در حالی که برخی از مراحل ایمنی وجود دارد که باید برای اطمینان از اینکه راکتور به درستی و ایمن کار می کند، انجام شود، اصول اولیه طراحی راکتور شیمیایی معمولاً نسبتاً ساده است.

چند نوع راکتور شیمیایی پیوسته وجود دارد؟

چند نوع راکتور شیمیایی پیوسته وجود دارد؟

شما می توانید از بین انواع متعدد راکتور های شیمیایی پیوسته موجود در اختیار خود انتخاب کنید. یادآوری این نکته مهم است که انواع متعدد راکتورهای شیمیایی اصول کار متفاوتی دارند. در اینجا برخی از راکتور های شیمیایی پیوسته که می ‍توانید از بین آن ها انتخاب کنید، آورده شده است.

راکتورهای شیمیایی لوله ای

این نوع راکتور شیمیایی پیوسته جریان سیالات را با سرعت بسیار بالایی نسبت به سایرین امکان پذیر می کند. از آنجایی که همه واکنش دهنده ها با سرعت قابل توجهی در داخل لوله جریان دارند، واکنش های شیمیایی رخ می دهد و در نتیجه به محصولات تبدیل می شود. همچنین مناسب ترین نوع راکتور شیمیایی پیوسته است که از احتمال اختلاط مجدد جلوگیری می کند. بازده کلی را افزایش می دهد و در عین حال احتمال هرگونه واکنش جانبی را که بر واکنش های شیمیایی تأثیر می گذارد کاهش می دهد.

راکتورهای شیمیایی بستر ثابت

این نوع از راکتورهای شیمیایی پیوسته دارای بستر ثابتی از راکتور ها یا گلوله هایی است که سیالات به طور مداوم در آن ها جریان دارند. شما می توانید از راکتور های شیمیایی بستر ثابت در کاربرد های مختلفی مانند ساخت اسید سولفوریک و آمونیاک استفاده کنید.

راکتورهای شیمیایی بستر مایع

این نوع راکتور شیمیایی بستر سیال از ذرات کاتالیست بسیار ریز تشکیل شده است که بر روی صفحات توزیع کننده نشسته اند. این اجازه می دهد تا واکنش دهنده های گازی از طریق ذرات کاتالیزور در صفحه توزیع کننده جریان پیدا کنند که منجر به یک واکنش شیمیایی می شود.

سطحی را که با واکنش دهنده ها در تماس است افزایش می دهد و در نتیجه منجر به یک واکنش شیمیایی کامل می شود. حال که نام کاتالیست به میان آمد بد نیست تا اطلاعاتی درمورد تولید کاتالیست بدست آورید و حجت راکتورهای شیمیایی را تمام کنید!

انواع راکتور ها

انواع راکتور ها

همان طور که گفته شد، راکتور شیمیایی تجهیزات فرآیندی است که در آن مواد شیمیایی به منظور ایجاد واکنش شیمیایی با یکدیگر به منظور تولید محصول مورد نظر تغذیه می شوند. انواع راکتور شیمیایی عبارتند از:

  1. راکتور دسته ای
  2. راکتور مخزن همزن پیوسته (C. S. T. R)
  3. راکتور جریان برقی (P. F. R)
  4. راکتور نیمه دسته ای

1. راکتور دسته ای

راکتور دسته ای یک مخزن بسته است که در آن واکنش ها اتفاق می افتد و از نوع راکتور ناپیوسته محسوب می شود. این مخزن حاوی یک همزن است. واکنش دهنده ها در ابتدا به یکباره وارد راکتور می شوند تا تماس باعث شود آن ها به طور مؤثر با هم واکنش نشان دهند و محصول تولید کنند.

به منظور رسیدگی به واکنش های گرمازا، راکتور دسته ای اغلب به سیم پیچ های خنک کننده مجهز می شود. راکتور دسته ای یک راکتور ناپایدار و گذرا است. این بدان معناست که میزان تبدیل در راکتور به زمان بستگی دارد. با توجه به همزن، راکتور دسته ای ماهیت بسیار یکنواختی دارد؛ یعنی اینکه میزان تبدیل به مکان درون راکتور بستگی ندارد. در یک زمان معین میزان واکنش در هر مکان از حجم راکتور با یکدیگر برابر خواهد بود.

مزایای راکتوردسته ای

بزرگترین مزیت کارکرد یک راکتور دسته ای، تطبیق پذیری آن است. راکتور دسته ای را می توان برای واکنش شیمیایی انواع مختلف واکنش دهنده ها استفاده کرد. راکتور های دسته ای مخصوصاً در مواردی استفاده می شود که واکنش محصولات زیادی تولید می کند. راکتور های دسته ای اغلب در آزمایشگاه ها برای مطالعه سینتیک سیستم های واکنش فاز مایع استفاده می شوند.

معایب

نقطه ضعف راکتور دسته ای این است که به نیروی کار زیادی برای شارژ مداوم واکنش دهنده ها، تخلیه محصولات و سپس تمیز کردن راکتور برای دسته بعدی نیاز دارد.

2. راکتور مخزن همزده پیوسته (C. S. T. R)

راکتور مخزن همزن پیوسته (C. S. T. R) اغلب راکتور جریان مخلوط (M. F. R) نیز نامیده می شود. در این راکتور نیز واکنش در یک مخزن بسته رخ می دهد. مخزن همچنین دارای همزن است تا واکنش دهنده ها را کاملاً مخلوط کند. این راکتور با راکتور دسته ای متفاوت است به این معنا که نام خود نشان می دهد که یک نوع تجهیزات پیوسته است.

  1. S. T. R یک تجهیزات ثابت است؛ یعنی میزان تبدیل به زمان بستگی ندارد. همزن غلظت را در سراسر راکتور یکنواخت می کند. این بدان معناست که میزان تبدیل به مکان نیز بستگی ندارد. میزان تبدیل به حجم راکتور بستگی دارد.

مزایای راکتور مخزن همزده پیوسته (C. S. T. R)

بزرگترین مزیت استفاده از C. S. T. R در صنایع این است که می تواند مقدار زیادی محصول تولید کند و راکتور به عنوان یک راکتور حالت پایدار پیوسته قادر است تا ساعات کار خود را ادامه دهد.

بیشتر بخوانید: تولید هیدروکربن چگونه انجام می شود و چه کاربردهایی دارد؟

معایب

نقطه ضعف این است که یک C. S. T. R نمی تواند برای واکنش هایی که دارای سینتیک بسیار کند هستند استفاده شود؛ زیرا به یک راکتور با حجم بسیار زیاد نیاز دارد. هزینه ساخت و عملیاتی راکتور ممکن است آن را غیرممکن کند. راکتور دسته ای در این مورد استفاده می شود.

3. راکتور جریان برق (P. F. R)

راکتور جریان پلاگین (P. F. R) گاهی اوقات راکتور لوله ای پیوسته (C. T. R) نیز نامیده می شود. در یک مدل ایده آل، می توان مشخصات مخلوط واکنش را از تعدادی پلاگ و هر پلاگ دارای غلظت یکنواخت در نظر گرفت.

مدل ایده آل P. F. R این فرض را دارد که اختلاط محوری وجود ندارد. این بدان معناست که در داخل راکتور هیچ گونه اختلاط پشتی وجود ندارد.

مزایای راکتور جریان برق (P. F. R)

مزیت PFR نسبت به CSTR این است که برای همان فضا زمان و همان سطح تبدیل، حجم PFR نسبتاً کوچکتر از یک CSTR است، به این معنی که فضای کوچکتری برای راکتور همچنین برای همان حجم راکتور سطح تبدیل مورد نیاز است. اغلب P. F. R برای مطالعه سینتیک واکنش های کاتالیزوری فاز گاز استفاده می شود.

معایب

نقطه ضعف این است که اگر ما یک واکنش گرمازا را در P. F. R انجام دهیم، کنترل گرادیان دما دشوار است. هزینه عملیاتی و نگهداری P. F. R نیز بیشتر از C. S. T. R است.

4. راکتور نیمه دسته ای

راکتور نیمه دسته ای یک راکتور نیمه جریان است و در اصل یک مخزن بسته است که حاوی همزن به منظور مخلوط کردن کامل واکنش دهنده ها می باشد. در این نوع راکتور، یکی از واکنش دهنده ها در ابتدا در راکتور کاملاً شارژ می شود و واکنش دهنده دیگر به طور مداوم در راکتور با گذشت زمان شارژ خواهند شد.

مزایای راکتور نیمه دسته ای

مزیت استفاده از راکتور نیمه دسته ای این است که اگر چندین واکنش را انجام دهیم، کنترل بیشتری بر بازده یا گزینش پذیری محصولات خواهیم داشت. این راکتور زمانی که ما در حال انجام یک واکنش گرما زا هستیم، بسیار مفید است زیرا جریان پیوسته واکنشگر دیگر را می توان برای کنترل بهتر واکنش گرما زا تغییر داد.

معایب

اگر بخواهیم فرآیند نیمه دسته ای را افزایش دهیم، نقطه ضعفی نسبت به راکتور های فرآیند پیوسته (C. S. T. R و P. F. R) این است که هزینه های سرمایه در هر واحد نسبتاً افزایش می یابد. نیروی انسانی بیشتری برای شارژ و تخلیه محتویات راکتور، تمیز کردن پره ها، تمیز کردن راکتور ها و غیره مورد نیاز است.

چشم انداز آینده راکتورهای شیمیایی چیست؟

آینده مخازن واکنش شیمیایی با چشم انداز ساخت راکتور های شیمیایی کوچکتر از اندازه فعلی روشن است. شما باید انتظار داشته باشید که تمام راکتور های شیمیایی به اندازه دسکتاپ کامپیوتر شما باشند که به عنوان میکرو راکتور شناخته می شوند. این هزینه سرمایه ای را که برای خرید راکتورهای شیمیایی سرمایه گذاری می کنید کاهش می دهد.

جدا از آن، مقدار مواد شیمیایی مورد استفاده برای واکنش های شیمیایی خاص را کاهش می دهد. در پوسته مهره، از راکتورهای شیمیایی استفاده خواهید کرد که نه تنها ارزان هستند، بلکه برای شما بسیار ایمن هستند. علاوه بر این، کنترل بهتر و پیشرفته تری روی سیستم و پارامتر های شیمیایی خواهید داشت. به عنوان مثال، شما قادر خواهید بود دما ها را با سهولت بیشتری برای انتقال حرارت کارآمدتر ثابت نگه دارید.

مزایای استفاده از انواع راکتور شیمیایی

مزایای استفاده از راکتور های شیمیایی

با استفاده از راکتورهای شیمیایی از مزایای زیادی برخوردار خواهید بود. در اینجا به برخی از مزایای استفاده از راکتور های شیمیایی اشاره می کنیم.

آسان برای استفاده

زمانی که نوبت به کنترل و راه اندازی راکتور های شیمیایی می رسد، کار آسانی خواهید داشت. دارای طراحی ساده و سیستم کنترلی است که با نیاز های کاربر سازگار است.

همه کاره

همچنین می توانید طیف وسیعی از مواد شیمیایی را با استفاده از راکتورهای شیمیایی مخلوط کنید. به این معنی که می توانید از راکتور های شیمیایی در طیف گسترده ای از کاربرد های صنعتی استفاده کنید.

سطوح دوام بالا

شما همچنین از راکتورهای شیمیایی برای مدت طولانی استفاده خواهید کرد؛ زیرا دوام بالایی دارند. اکثر آن ها دارای موادی با مقاومت کششی بسیار بالا هستند که می توانند فشار ناشی از واکنش های شیمیایی را تحمل کنند. در اکثر موارد، دوام بالا در دستگاه های مختلف پالاشگاه ها، وابسته به تولید روغن با کیفیت می باشد.

کنترل صحیح متغیر ها

همچنین با کمک راکتورهای شیمیایی کنترل کاملی بر تمامی متغیر های واکنش خواهید داشت. این به شما امکان می دهد فشار و دمای راکتور های شیمیایی را بهتر کنترل کنید.

محدودیت های استفاده از راکتورهای شیمیایی

متأسفانه، محدودیت های خاصی در استفاده از راکتورهای شیمیایی وجود دارد. در اینجا محدودیت های اصلی وجود دارد که هنگام استفاده از راکتور های شیمیایی تجربه خواهید کرد.

هزینه خریداری

شما مبلغ قابل توجهی را برای خرید راکتور های شیمیایی صرف خواهید کرد. همچنین برای اطمینان از نصب صحیح دستگاه، مبلغ قابل توجهی پرداخت خواهید کرد.

وجود مناطق مرده

موارد خاصی وجود دارد که مناطق مرده در طول فرآیند اختلاط واکنش دهنده ها رخ می دهد. این مناطق مرده از اختلاط مناسب همه مواد جلوگیری می کند و در نتیجه بر عملکرد کلی تأثیر می گذارد. هنگامی که همه چیز را در این راهنما در نظر بگیرید، انتخاب یک راکتور شیمیایی بسیار مؤثر آسان تر خواهد بود.

قبل از خرید راکتورهای شیمیایی باید به چه مواردی توجه داشت؟

نکات قبل از خرید راکتور های شیمیایی

متغیر های عملیاتی خاصی وجود دارد که هنگام انتخاب راکتورهای شیمیایی باید به آن ها توجه کنید. در اینجا متغیر های عملیاتی اصلی هستند که شما بسیار به آن ها توجه خواهید کرد.

مدل راکتور شیمیایی

شما باید از معتبرترین مدل های راکتورهای شیمیایی در صنعت استفاده کنید. در این مورد، باید با تولیدکنندگان همکار مشورت کنید که شما را به مدل های خاصی که عملکرد خوبی دارند، ارجاع می دهند.

زمان

شما باید مدت زمانی که واکنش دهنده های خاص در راکتور های شیمیایی طول می کشد را بدانید. این به خرید راکتور شیمیایی کاملی کمک می کند که بتواند زمان واکنش بین واکنش دهنده های مختلف را تحمل کند.

حجم یا ظرفیت

اکثر راکتورهای شیمیایی از نظر اندازه بسیار بزرگ هستند و حجم های مختلفی از واکنش دهنده ها را در خود جای می دهند. قبل از انتخاب، مقدار واکنش دهنده هایی را که در واکنش دهنده های شیمیایی مخلوط می کنید در نظر خواهید گرفت.

فشار و دما مورد نیاز

در اینجا، حداکثر و حداقل دمای مورد نیاز برنامه خود را در نظر خواهید گرفت. شما با نگاه کردن به نوع راکتورهای شیمیایی که قادر به رسیدگی به نیاز های برنامه هستند، انتخاب خود را انجام خواهید داد.

اجزای راکتور های شیمیایی چیست؟

راکتورهای شیمیایی از قطعات مختلفی تشکیل شده اند که عملکرد های متفاوتی را انجام می دهند. باید توجه داشته باشید که انواع مختلفی از راکتورهای شیمیایی وجود دارد که دارای قسمت های مختلفی هستند. در اینجا قسمت های اصلی یک راکتور شیمیایی مخزن همزن پیوسته آورده شده است.

مخزن

مخزن قسمت اصلی راکتور شیمیایی است که تمام واکنش های شیمیایی در آن انجام می شود. مکانی است که تمام واکنش دهنده ها با دیگر انواع واکنش دهنده ها ترکیب می شوند و محصول نهایی را تولید می کنند.

همزن

این بخشی از راکتور مخزن همزن پیوسته است که وظیفه ذخیره و اختلاط همگن همه واکنش دهنده ها را بر عهده دارد.

مبدل حرارتی

برای ایجاد گرمای لازم برای انجام واکنش های شیمیایی به مبدل حرارتی وابسته خواهید بود.

لوله های ورودی و خروجی

شما از لوله های ورودی برای افزودن واکنش دهنده های بیشتری به مخزن استفاده خواهید کرد در حالی که لوله های خروجی محصول نهایی را آزاد می کنند.

سیستم کنترل

شما از سیستم کنترل برای پیکربندی، کنترل و نظارت بر تمامی واکنش های درون راکتورهای شیمیایی استفاده خواهید کرد. ما راکتور های فشار بالا با حداکثر فشار عملیاتی 50 بار (سری RVDS) و 200 بار (سری RVD) تولید می کنیم. یک سیستم قفل و آب بندی سریع ویژه باعث صرفه جویی در زمان در تنظیم راکتور می شود و از خطای اپراتور در مونتاژ راکتور جلوگیری می کند.

سخن پایانی

همان طور که گفته شد راکتورهای شیمیایی انواع خاصی دارند و معمولاً هرکدام برای کاربرد های مختلفی مورد استفاده قرار می گیرند. ما سالهاست که در حال توسعه، ساخت و فروش راکتور های شیمیایی برای آزمایشگاه ها هستیم. ارائه دستگاهی با کاربری آسان، باکیفیت و قابل اعتماد برای کار های مختلف علمی و تحقیقاتی برای هر مشتری همیشه بالاترین اولویت ما بوده است.

محصولات تولید شده نیرونماد در طیف وسیعی از مواد و پیکربندی ها در دسترس هستند و به راحتی می توان آن ها را برای درخواست های کاربر شخصی تنظیم کرد. اگر با وجود موارد گفته شده سؤالی در مورد راکتورهای شیمیایی و انواع آن دارید، می توانید با کارشناسان ما در تماس باشید. شرکت بزرگ نیرونماد، در راستای تولید روغن، تصفیه روغن و بازیافت روغن و همچنین خدماتی دیگر نیز فعالیت دارد.


راکتور شیمیایی چیست؟

 راکتورهای شیمیایی انواع خاصی دارند و معمولاً هرکدام برای کاربرد های مختلفی مورد استفاده قرار می گیرند، که در این مقاله به کامل و جامع به آن پرداخته شده است.

مزایای استفاده از راکتورهای شیمیایی چیست؟

راکتورهای شیمیایی دارای مزایای فراوانی نیز می باشد، از جمله این مزایا میتوان به همه کاره بودن، سطوح دوام بالا و دیگر موارد اشاره کرد که در این مقاله به آن نیز پرداخته شده است.

اسکرول به بالا