Các lò phản ứng hóa học là gì? Các loại lò phản ứng hóa học

Phản ứng hóa học là một quá trình dẫn đến việc chuyển đổi của các chất phản ứng. Nó được đặc trưng bởi những thay đổi, mà mang lại một hoặc nhiều sản phẩm khác hơn là bắt đầu. phản ứng hóa học rất đa dạng. Nó phụ thuộc vào loại chất phản ứng, các chất kết quả, điều kiện và thời gian tổng hợp, phân hủy, chuyển, đồng phân hóa, axit-kiềm, oxi hóa khử, vv và các quá trình hữu cơ.

lò phản ứng hóa học là bể dành cho việc thực hiện các phản ứng để phát triển các sản phẩm cuối cùng. thiết kế của họ phụ thuộc vào các yếu tố khác nhau và nên cung cấp năng suất tối đa của chi phí hiệu quả nhất.

loại

Có ba mô hình cơ bản chính của các lò phản ứng hóa học:

• Hàng loạt.
• bể khuấy liên tục (HPM).
• lò phản ứng plug-dòng chảy (PFR).

Những mô hình cơ bản có thể được sửa đổi phù hợp với các yêu cầu của quá trình hóa học.

lò phản ứng hàng loạt

Các đơn vị hóa học thuộc loại này được sử dụng trong quá trình hàng loạt tại một quy mô sản xuất nhỏ, một thời gian phản ứng dài hoặc trong trường hợp chọn lọc tốt nhất là đạt được, như trong một số quá trình trùng hợp.

Với mục đích này, ví dụ, các nội dung trong số đó là tàu thép không gỉ lưỡi làm việc nội bộ kích động, bong bóng khí hoặc bằng phương tiện của máy bơm. kiểm soát nhiệt độ được thực hiện thông qua áo khoác trao đổi nhiệt, tủ lạnh tưới hoặc bơm qua thiết bị trao đổi nhiệt.

lò phản ứng hàng loạt hiện đang được sử dụng trong các ngành công nghiệp hóa chất và chế biến thực phẩm. tự động hóa và tối ưu hóa của họ tạo ra phức tạp, vì nó là cần thiết để kết hợp các quá trình liên tục và rời rạc.

lò phản ứng hóa học bán hàng loạt kết hợp làm việc trong chế độ liên tục và hàng loạt. Một bioreactor, ví dụ, được định kỳ nạp và không ngừng phát hành carbon dioxide, mà phải liên tục loại bỏ. Tương tự như vậy, khi phản ứng clo, khi một trong các chất phản ứng là khí clo, nếu không có sự giám liên tục, phần lớn nó bốc hơi.

Để đảm bảo khối lượng sản xuất lớn sử dụng lò phản ứng chủ yếu hóa hoặc tàu kim loại liên tục với một máy khuấy hoặc một dòng chảy liên tục.

Liên tục lò phản ứng bể khuấy

Hoá chất lỏng được làm thức ăn cho một container bằng thép không gỉ. Để đảm bảo sự tương tác thích hợp của lưỡi làm việc của họ khuấy. Như vậy, trong loại lò phản ứng các chất phản ứng liên tục được đưa vào các hồ chứa đầu tiên (theo chiều dọc, thép), và sau đó họ nhận được vào tiếp theo, đồng thời cẩn thận trộn trong mỗi tàu. Mặc dù các thành phần của hỗn hợp này là thống nhất trong mỗi bể trong hệ thống như một sự tập trung toàn thay đổi từ container để chứa.

Số tiền trung bình thời gian mà số lượng rời rạc của chất phản ứng dành trong bể (thời gian cư trú) có thể được tính toán đơn giản bằng cách chia khối lượng container với tốc độ thể tích trung bình của dòng chảy therethrough. Dự kiến tỷ lệ phần trăm hoàn thành phản ứng của được tính bằng cách sử dụng động học hóa học.

Được làm bằng Si téc bằng thép không gỉ hoặc hợp kim và tráng men.

Một số khía cạnh quan trọng của DMI

Tất cả các tính toán được thực hiện dựa trên một sự pha trộn lý tưởng. Phản ứng tiến hành với tốc độ có liên quan đến nồng độ cuối cùng. Tại trạng thái cân bằng, tốc độ dòng chảy nên tương đương với tốc độ dòng chảy, nếu không chứa đầy hoặc rỗng.

Thông thường về mặt kinh tế thuận lợi để làm việc với một số serial hoặc parallel HPM. Si téc bằng thép không gỉ thu thập trong một thác của năm hoặc sáu đơn vị có thể cư xử như một lò phản ứng dòng chảy cắm. Điều này cho phép các đơn vị đầu tiên hoạt động với một sự tập trung cao của thuốc thử và, do đó, một tỷ lệ phản ứng cao hơn. Ngoài ra, các hồ chứa có thể được đặt thép HPM nhiều giai đoạn dọc, thay vì các quá trình tiến hành trong các mạch khác nhau.

Trong đơn vị thực hiện đa tầng trục ngang phân chia bởi vách ngăn dọc chiều cao khác nhau, thông qua đó hỗn hợp chảy thác.

Khi các chất phản ứng là kém có thể trộn hoặc đáng kể khác nhau về mật độ của một lò phản ứng nhiều tầng dọc (thép kính lót hoặc không gỉ) trong một chế độ ngược. Đây là hiệu quả cho các phản ứng thuận nghịch.

Máy sấy tầng sôi nhỏ là hoàn toàn khác nhau. Lớn thương mại lò phản ứng tầng sôi giường có nhiệt độ đồng nhất đáng kể nhưng hỗn hợp có thể trộn và nhà nước thay thế và thoáng chảy therebetween.

lò phản ứng dòng chảy Hóa học

PFR - một lò phản ứng (thép không gỉ), trong đó một hoặc lỏng hơn chất phản ứng được bơm qua một ống hoặc ống. Họ còn được gọi là dòng ống. Nó có thể có nhiều đường ống hoặc ống. Các chất phản ứng được cho ăn liên tục thông qua một đầu, và các sản phẩm đến từ khác. quá trình hóa học diễn ra khi nó đi hỗn hợp.

Các PFR vận tốc phản ứng hệ thống gradient: đầu vào là rất cao, nhưng với việc giảm nồng độ của chất phản ứng và sản lượng sản phẩm tăng nội dung làm chậm tốc độ của nó. Thông thường, cân bằng động được thực hiện.

Điển hình là định hướng ngang và dọc của lò phản ứng.

Khi việc chuyển giao nhiệt cần thiết, các ống cá nhân được đặt vào áo khoác hoặc vỏ và nhiệt ống trao đổi được sử dụng. Trong trường hợp sau, các hóa chất có thể là trong nhà hay trong đường ống.

Thùng chứa bằng kim loại với một vòi phun có đường kính lớn hoặc bồn PFR tương tự và sử dụng rộng rãi. Trong một số cấu hình sử dụng dòng chảy hướng trục và xuyên tâm, nhiều màng với bộ trao đổi nhiệt tích hợp, vị trí nằm ngang hoặc thẳng đứng của lò phản ứng và vân vân.

Tàu với một thuốc thử có thể được lấp đầy với hạt vật chất trơ hoặc xúc tác để tăng tiếp xúc bề trong phản ứng không đồng nhất.

Tầm quan trọng của PFR là các tính toán không đưa vào tài khoản sự pha trộn theo chiều dọc hoặc ngang - đây là ý nghĩa của thuật ngữ "cắm dòng chảy". Các chất phản ứng có thể được đưa vào lò phản ứng không chỉ là đầu vào. Do đó, nó có thể đạt được hiệu quả cao hơn của EPA hoặc giảm kích thước và chi phí của nó. Hiệu suất PSC thường cao hơn so với các NRM của cùng một khối lượng. Đối với giá trị tương đương của khối lượng và thời gian trong các lò phản ứng phản ứng piston sẽ có một tỷ lệ cao hơn hoàn thành hơn trong uẩn trộn.

cân bằng động

Đối với phần lớn các quá trình hóa học là không thể đạt được 100 kết thúc phần trăm. tốc độ của họ giảm với mức tăng chỉ số này lên đến thời điểm khi hệ thống đạt đến một trạng thái cân bằng động (khi tổng phản ứng hoặc thay đổi trong thành phần không xảy ra). Điểm cân bằng trong hầu hết các hệ thống nhỏ hơn 100% hoàn thành quá trình này. Vì lý do này, nó là cần thiết để làm cho quá trình tách như chưng cất, để tách các chất phản ứng còn lại hoặc các mục tiêu sản phẩm phụ. Những chất phản ứng đôi khi có thể được tái sử dụng trong phần đầu của quá trình này, ví dụ, chẳng hạn như quá trình Haber.

Việc áp dụng các EPA

lò phản ứng dòng chảy cắm sử dụng cho chuyển đổi hóa học của các hợp chất trong phong trào của họ thông qua hệ thống, giống như một ống, với mục đích quy mô lớn, phản ứng nhanh, đồng nhất hoặc không đồng nhất, quy trình sản xuất liên tục và khi giải phóng một lượng lớn nhiệt.

Các PFR lý tưởng có một thời gian cư trú nhất định, tức là, bất kỳ chất lỏng (piston) đến tại thời điểm t, nó để lại tại thời điểm t + τ, nơi τ - .. Residence thời gian trong nhà máy.

lò phản ứng hóa học của loại này có mức độ cao về hiệu suất trong thời gian dài của thời gian, cũng như truyền nhiệt tuyệt vời. Những khó khăn của PFR là khó khăn trong việc theo dõi nhiệt độ của quá trình đó có thể dẫn đến sự khác biệt nhiệt độ mong muốn, và chi phí cao hơn của họ.

lò phản ứng xúc tác

Mặc dù đơn vị thuộc loại này thường được thực hiện theo hình thức của EPA, họ yêu cầu chăm sóc phức tạp hơn. Tỷ lệ phản ứng xúc tác là tỷ lệ thuận với lượng chất xúc tác tiếp xúc với hóa chất. Trong trường hợp của một chất xúc tác rắn và chất phản ứng lỏng là tỷ lệ thuận với tốc độ của quá trình khu vực có sẵn, nhập các hóa chất và các sản phẩm, và sự lựa chọn phụ thuộc vào sự hiện diện của trộn hỗn loạn.

Phản ứng xúc tác là thực tế thường là một-đa bước. Không chỉ các chất phản ứng ban đầu phản ứng với các chất xúc tác. Với anh phản ứng và một số các trung gian.

Hành vi của các chất xúc tác cũng rất quan trọng trong động học của quá trình này, đặc biệt là trong các phản ứng hóa dầu cao, vì chúng đã được ngừng hoạt động bằng cách thiêu kết, than cốc và các quá trình tương tự.

Áp dụng công nghệ mới

SAR được sử dụng cho việc chuyển đổi sinh khối. Trong các thí nghiệm của các lò phản ứng áp suất cao được sử dụng. Áp lực trong họ có thể đạt 35 MPa. Sử dụng nhiều kích thước để thay đổi thời gian cư trú 0,5-600 giây. Để đạt được nhiệt độ vượt quá 300 ° C được sử dụng với các lò phản ứng được làm nóng bằng điện. thức ăn chăn nuôi sinh khối được thực hiện bởi HPLC-máy bơm.

hạt nano aerosol PSC

Có sự quan tâm đáng kể trong quá trình tổng hợp và sử dụng các hạt nano cho các mục đích khác nhau, bao gồm cả hợp kim cao và một dây dẫn màng dày cho ngành công nghiệp điện tử. Các ứng dụng khác bao gồm đo nhạy cảm từ tính, truyền trong cộng hưởng từ hồng ngoại xa và hạt nhân. Đối với các hệ thống này nó là cần thiết để tạo ra một kích thước hạt kiểm soát. đường kính của họ thường nằm trong khoảng từ 10 đến 500 nm.

Do kích thước, hình dạng và diện tích bề mặt riêng cao của các hạt này có thể được sử dụng cho việc sản xuất sắc tố thẩm mỹ, màng, chất xúc tác, gốm sứ, xúc tác và các lò phản ứng quang xúc tác. ví dụ ứng dụng của hạt nano bao gồm SnO ₂ cho cảm biến carbon monoxide, TiO ₂ sợi, SiO ₂ silica keo và sợi quang, C cho chất độn carbon trong lốp xe, Fe cho vật liệu ghi âm, pin Ni và, với số lượng nhỏ, paladi, magiê và bismuth. Tất cả các tài liệu này được tổng hợp trong các lò phản ứng bình xịt. Trong y học, các hạt nano được sử dụng để phòng ngừa và điều trị các bệnh nhiễm trùng vết thương, cấy ghép xương nhân tạo, cũng như đối với hình ảnh của não.

sản xuất ví dụ

Đối với các hạt nhôm dưới một dòng argon, bão hòa với các kim loại được làm lạnh trong RAC 18 mm đường kính và dài 0,5 m, nhiệt độ 1600 ° C ở 1000 ° C / s. Như đoạn khí thông qua các lò phản ứng đến mầm và tăng trưởng của các hạt nhôm. Tỷ lệ dòng chảy của 2 dm ³ / phút và áp suất là 1 atm (1013 Pa). Khi khí được làm lạnh và phong trào trở nên quá bão hòa, dẫn đến sự xuất hiện của các hạt từ va chạm và các phân tử hơi để lặp đi lặp lại cho đến khi hạt đạt đến một kích thước tới hạn. Khi nó di chuyển qua khí phân tử nhôm quá bão hòa ngưng tụ trên các hạt, tăng kích thước của chúng.