راکتورهای شیمیایی

پردیس فناوری کیش-طرح مشاوره متخصصین صنعت ومدیریت -گروه فنی ومهندسی:

اصطلاح راکتوریعنی ﻳﻚ ﻇﺮﻑ ﻳﺎ ﻣﺤﻔﻈﻪ ای ﺑﺎ ﺷﻜﻞ ﻫﺎﻱ ﻣﺨﺘﻠﻒ ﻛﻪ ﺩﺭ ﺁﻥ ﻭﺍﻛﻨﺶ های ﺷﻴﻤﻴﺎﻳی ﺻﻮﺭﺕ میﮔﻴﺮﺩ ﻭ ﺩﺭﺁﻥ تبدیل ﻣﻮﺍﺩ ﻭﺭﻭﺩﻱ به خروجی صورت میگیرد.

تاریخچه را کتور های شیمیایی:

اصطلاح راکتورشیمیایی برای نخستین باردرادبیات ازاد دراواخر جنگ جهانی اول ظاهرمی شود.درحالی که درالمان اصطلاح فناوری واکنش ، دردهه پنجاه میلادی ابداع شد. اگرچه واکنش ها وفرایندهای شیمیایی هزاران سال شناخته شده است دراوایل راکتورها،کوره ها وگلدان هایی بودند که درطی گذشت قرن ها بیشتررمورد توجه قرارمی گرفتند.

با انقلاب صنعتی، بسیاری ازانواع راکتورهایی که  ازقبل شناخته شده بودند صنعتی شدند و باعث ایجاد نواوری عظیمی درزمینه محصولات وفناوریها شد.امروزه تنوع راکتورهاتقریبا بی نظیراست.

عوامل موثربرواکنشهادرراکتور:

۱٫غلظت وفشار

۲-فشار

۳٫کاتالیست

۴٫اختلاط

Selectivity5.

نحوه عملکرد:

فرایند هم زدن وانتقال جرم درراکتورهاازاهمیت بالایی برخورداراست زیرادرصورتی که محتویات داخل راکتوربه خوبی ترکیب نشوند،امکان واکنش ندادن بخشی ازموادودرنتیجه پایین امدن کیفیت محصول می شودوموجب ازبین رفتن مواداولیه می شودکه هزینی بسیارسنگینی دارد.عمل هم زدن درراکتورهای مخزنی شکل،بااستفاده ازهمزنهای دوارکه به شفت گیربکس متصل است انجام می شود.

شکل،نحوه قرارگیری وسرعت چرخش همزن بستگی به عواملی چون حجم مخزن،شکل مخزن،ویسکوزیته سیال و…دارد.همچنین انتخاب جنس همزن وبدنه راکتوربه موادداخل راکتوربستگی دارد.مثلااگرموادداخل راکتورخورنده باشنداستفاده ازفولادوموادی که امکان خورده شدن دران وجوددارد،غیرمنطقی است بنابراین معمولا راکتورهاراازجنس استنلس استیل می سازند.

قیمت راکتور:

قیمت راکتورهای شیمیایی تقریبابالاست ومعمولاازصدتاسیصدمیلیون تومان ارزش دارد.

طراحی راکتور:

واکنشهای پلیمریزاسیون به میزان قابل توجهی انرژی ازادمی کنند.درواکنشهای موادباوزن مولکولی کم بالاترین شدت حرارت درابتدای واکنش که دران غلظت موادواکنش دهنده حداکثراست رخ می دهد.

درحالیکه درواکنشهای پلیمریزاسیون به ویژه نوع جرمی ان به علت وقوع اثرژل وافزایش ناگهانی سرعت واکنش نقطه اوج ازادسازی حرارت دراواسط واکنش رخ می دهد.متوسط مقدارحرارت ازادشده وهمچنین حداکثرمقدار ان همسوبادرجه حرارت ومقدارشروع کننده تغییرمی کند.

مقادیرحرارت وبه ویژه حرارت ماکزیمم درپلیمریزاسیون متیل متاکریلات نسبت به استیرن دارد.

درموردمتیل متاکریلات اثرژل دراوایل واکنش رخ می دهد.ازاین روحرارت ازادشده دارای یک نقطه اوج کاملامتمایزاست.درحالیکه اثرژل درمورداستیرن دراواسط واکنش به وقوع میپیوندندیعنی درجایی که سرعت واکنش پلیمریزاسیون به واسطه مصرف مونومروشروع کننده بسیارکم شده است.بنابراین ممکن است که حتی اثرژل نیزقادربه افزایش سرعت واکنش تامرزمقادیراولیه ان نباشد.

مزایاومعایب بسترهای سیال برای عملیات صنعتی:

مزایاعبارتنداز:

۱-جریان ملایم ومایع مانند ذرات اجازه می دهدکه عملیات به صورت اتوماتیک وبه طورساده کنترل شود.

۲-مخلوط شدن سریع جامدات باعث ایجادشرایط یکنواخت وجلوگیری ازایجادنقاط داغ وسادگی واطمینان کنترل می شود.

۳-درمقابل تغییرات سریع به ارامی عملکردنشانم می دهد

۴-گردش ذرات جامدبین دوبسترسیال امکان برداشت(یااضافه)کردن مقدارزیادحرارت تولیدشده(یاموردنیاز)راکتورهای بزرگ رافراهم میکند.

۵-برای عملیات درمقیاس بزرگ مناسب هستند.

۶-درمقایسه باسایرروشهای تماس،سرعت انتقال جرم وحرارت بالاست

۷-شدت انتقال حرارت بالامی باشد،درنتیجه سطح انتقال حرارت نسبتاکمتری نیازاست.

معایبشان عبارتنداز:

۱-برای بسترهای حبابی شامل ذرات ریز،نحوه جریان گازوانحراف ازحالت ایده -ال باعث بهره پایین تماس می گردد.

۲-زمان اقامت دانه های جامدکاتالیست متفاوت است.این موضوع به علت مخلوط شدن ذرات دربستروخروجی تصادفی انها می باشد.این موضوع باعث فراوری غیریکنواخت کاتالیست دراحیاکننده می شودکه نتیجه ان کم شدن بهره عملکرداست.

۳-ذرات شکننده،خردشده وتوسط گازبه بیرون حمل می شوندکه بایستی جایگزین شوند.

۴-خوردگی لوله هاوظروف به وسیله اصطکاک باذرات می تواندجدی باشد.

مزایای اقتصادی قابل توجه بسترسیال عامل اصلی استفاده موفقیت امیزاین دستگاه درصنعت می باشد.اماچنین موفقیتی بستگی به شناخت وپیروزشدن برمعایبشان دارد.

فارزاکتور:

اگرامکان یک انتخاب ازاد بین واکنشهای فازگازوجودداشته باشد،معمولاعمل درفازمایع ترجیح داده می شودچون حجم راکتورموردنیازدرواکنشهای فازمایع کوچکتراست ونیزتجهیزات مورداستفاده برای فازمایع کم هزینه ترمی باشد.

عدم کارایی راکتوردراستفاده ازموادورودی میتواندبه صورتهای زیرباشد:

۱-چنانچه درصدتبدیل بدست امده درراکتورپایین بوده وجداکردن وبازگرداندن خوراک واکنش نداده دشوارباشد.

۲-ازطریق تشکیل فراورده های جانبی ناخواسته،گاهی اوقات فراورده های جانبی خوراک محصول باارزش است،گاهی اوقات به عنوان یک سوخت ارزش دارد.اماگاهی اوقات مشکل افرین بوده ونیازبه فرایندهای تصفیه پساب گران قیمت دارد.

۳-ناخالصی های خوراک می تواند واکنش رابه تشکیل فراورده های جانبی سوق دهد.بهترین راه اجتناب ازاین امر،خالص سازی خوراک قبل از واکنش است.

کارایی خوب راکتورمستلزم کنترل دقیق متغیرهای عملیاتی مانندفشار،دماوغلظت می باشد.

جهت اطلاعات بیشتربه سایت WWW.KISHINDUSTRY.COMمراجعه شود.