بخشی از پاورپوینت
اسلاید 1 :
هر کاری که بدون ( بسم الله الرحمن الرحیم ) آغاز شود ناتمام میماند.
پیامبر اکرم (ص)
اسلاید 2 :
راکتورهای شیمیایی
Chemical reactors
اسلاید 3 :
مقدمه
رآکتور شیمیایی دستگاهی است که در آن واکنش یا واکنش های شیمیایی نظیر تبدیل، ترکیب یا تجزیه به منظور تولید مواد مورد نظر انجام می شود.طبق قرارداد دستگاهی که در آن واکنش سوختن به منظور تولید انرژی انجام می شود، رآکتور نیست.
در یک واحد صنایع شیمیایی مواد خام ابتدا از یک رشته فرآیندهای تغییر فیزیکی اولیه از قبیل جداسازی، مخلوط کردن و … عبور می کنند تا آماده ورود به مرحله بعدی یعنی تغییرات شیمیایی شوند. در این مرحله به کمک رآکتور یا راکتورهای مناسب واکنش های شیمیایی مورد نظر انجام ومحصول تهیه می شود. در صنایع شیمیایی، آن بخش از عملیات شیمیایی که در رآکتورها صورت می گیرد مهمترین و حساس ترین عملیات کارخانه محسوب می گردد.
یک راکتور شیمیایی در ابعاد کوچک جهت تحقیقات آزمایشگاهی
اسلاید 4 :
در طراحی رآکتورها پارامترهای زیادی از جمله: زمان اقامت ،حجم، دما، فشار، غلظت گونههای شیمیایی ،ضریب انتقال حرارت ، سرعت واکنش شیمیایی و .، دخالت دارند. رآکتورهای شیمیایی بر اساس نوع واکنش و موارد کاربرد در اشکال مختلف و با جزئیات خاص طراحی میشوند که پیچیدگی آنها را زیاد میکند. اما میتوان رآکتورها را در چند دسته بزرگ و کلی از جمله رآکتورهای پیوسته و ناپیوسته، رآکتورها سیال بستر و یا ثابت بستر، رآکتورهای لولهای و مخزنی و یا رآکتورهای همگن و ناهمگن، طبقه بندی کرد. رفتار رآکتورها معمولاً با معادلاتی موسوم به معادله رآکتور مطرح میشود که برای گونههای مختلف رآکتور متفاوت بوده و رابطه ریاضیاتی بین پارامترهای موثر در رآکتور را بیان میکند.
اسلاید 5 :
((تقسیم بندی راکتورها براساس نوع جریان))
اسلاید 6 :
2) راکتورهای پیوسته با جریان پایدار
)Continuous(
1) راکتور های نیمه پیوسته
)semi continuous(
3) راکتور های ناپیوسته
(batch)
راكتورهاي ناپيوسته ساكن
راکتور های ناپیوسته
Tumbling
راکتورهای ناپیوسته همزن دار
راكتورهاي CSTRیا tank reactor
راكتورهاي لوله اي Tubular یا plug
راكتورهاي بستر سيال(Fluidized Bed Reactor)
راكتورهاي بستر ثابت(Fixed Bed Reactor)
اسلاید 7 :
1) راکتورهای نیمه پیوسته
)semi continuous(
در این گونه راکتورها قسمتی از مخزن راکتور با یک یا چند ماده واکنش دهنده تا اندازه ای پر شده و مواد اضافه شونده به صورت پیوسته وارد راکتور می شوند و حجم و ترکیب مخلوط واکنش دهنده با زمان تغییر می کند وهنگامی که میزان تبدیل مطلوب حاصل گردد راکتور برای انجام فرایند بعدی تخلیه می گردد.(در این نوع از رآکتورها، مواد اولیه به آرامی به مخزن افزوده میشود اما خروجی از رآکتور وجود ندارد)
اسلاید 8 :
2) راکتورهای پیوسته با جریان پایدار
)Continuous(
رآکتورهای پیوسته گونهای متداول از رآکتورها هستند که در آنها یک یا چند جریان ورودی به سیستم، مواد واکنشدهنده را به داخل رآکتور میآورد و پس از واکنش، از خروجی یا خروجیهای رآکتور محصولات خارج میشوند. به طور معمول دبی ورودی و خروجی از این رآکتورها ثابت است. در غیر این صورت امکان سر ریز و یا تخلیه سریع مخزن رآکتور وجود دارد. این نوع رآکتورها عمدتاً برای تولید محصولات با حجم بالا کاربرد دارند.
اسلاید 9 :
راكتورهاي CSTRیا tank reactor
راکتور مخلوط شونده در شرایطی که یک واکنش شیمیایی احتیاج به همزدن شدید داشته باشد مورد استفاده قرار می گیرد. راکتورهای مخلوط شونده یا به تنهایی و یا به صورت پشت سرهم متصل می گردند. کنترل حرارتی در این نوع راکتورها به آسانی انجام می گیرد. یکی از محدودیتهای این نوع راکتورها ،درصد تبدیل پایین در مقایسه با سایر راکتورها می باشد. به همین دلیل حجم راکتور مذکور باید بزرگ انتخاب شود، تا به درصد تبدیل بالا دست یافت.
اسلاید 10 :
راكتورهاي
CSTR
اسلاید 11 :
راكتورهاي بستر سيال
(Fluidized Bed Reactor)
در راکتور بستر سیال همانندراکتور مخلوط شونده محتویات داخل راکتور اگرچه غیر متجانس هستند،ولی به خوبی با یکدیگر مخلوط شده و باعث توزیع یکنواخت دما در تمام نقاط راکتور می گردند. به دلیل ظرفیت بالا و کنترل حرارتی خوب ،این نوع راکتور ها کاربردهای صنعتی زیادی پیدا کرده اند. از امتیاز های برجسته این راکتور ها سهولت احیاء و جایگزین کردن کاتالیزور می باشد که علیرغم قیمت بالای ساخت آن ، به لحاظ صرفه جویی مالی و عدم نیاز به احداث واحد جداگانه احیاء کاتالیزور از نظر ا قتصادی قابل توجیه است.
اسلاید 12 :
طرحی از یک فرآیند کاتالیزوری سیال بستر.
سمت راست رآکتور شیمیایی و در سمت چپ واحد بازیابی کاتالیست قرار دارد.
اسلاید 13 :
راكتورهاي بستر ثابت(Fixed Bed Reactor)
راکتور های بستر ثابت در واقع همان راکتور های لوله ای پر شده از دانه های جامد کاتالیزور هستند. واکنش های غیر متجانس از نوع گازی و کاتالیزوری در این نوع راکتور ها انجام می گیرد. از معایب این نوع راکتورها عدم کنترل حرارت و مشکل جایگزینی کاتالیزور بعد از غیر فعال شدن آن می باشد. همچنین بعضی اوقات ، پدیده کاتالیزه شدن مواد گازی در حین عبور از درون راکتور باعث می شود که واکنشگرها زمان کمتری را درون راکتور سپری کنند و در نتیجه جهت انجام واکنش زمان لازم را در اختیار نداشته باشند. این امر یکی دیگر از محدودیت های این نوع راکتورهاست. امتیاز این راکتورها، درصد تبدیل بالای آن در واحد زمان و واحد وزن کاتالیزور مصرف شده در مقایسه با سایر راکتور های کاتالیزوری است.
اسلاید 14 :
(Fixed Bed Reactor)
اسلاید 15 :
راکتور لوله ایی (plug)
در صنایع شیمیایی برای فرایند های با مقیاس بزرگ معمولآ از راکتورهای لوله ای استفاده می شود. زیرا نگهداری سیستم راکتورهای لوله ای آسان می باشد (چون دارای قسمتهای متحرک نیستند) ومعمولا بالاترین درصد تبدیل مواد اولیه در واحد حجم راکتور را در مقایسه با سایر راکتورهای سیستم جاری دارا هستند. از محدودیت این نوع راکتورها مشکل حرارتی برای واکنشهای گرمازاست که بسیار سریع عمل میکنند و نهایتآ منجر به تشکیل نقاط داغ (Hot Spot) می گردند. اغلب واکنشهای متجانس گازی در این نوع راکتورها انجام می گیرند.
اسلاید 16 :
یک رآکتور لوله ایی جهت سنتز مواد آلی
اسلاید 17 :
راکتور های ناپیوسته
batch
در یک راکتور ناپیوسته ورود و خروج جرم وجود ندارد. به عبارت دیگر واکنش دهنده ها را که ابتدا وارد ظرف کرده اند به شدت مخلوط می کنند تا واکنش به مدت معینی انجام گیرد. پس از تکمیل واکنش و تولید محصول، درب رآکتور باز شده و محصولات تخلیه میشوند. این فرآیند بارها و بارها قابل تکرار است.
اسلاید 18 :
1-تولید در مقیاس های کوچک صنغتی
2-برای محصولاتی که تولید صنعتی آنها در شرایط مداوم مشکل است
3-تولید صنعتی محصولات گران قیمت
4-آزمایش کردن فرایند های نا شناخته
راکتورهای نا پیوسته در موارد ذیل استفاده میگردد:
اسلاید 19 :
امتیاز راکتورهای ناپیوسته در این است که با دادن زمان لازم برای انجام واکنش مواد اولیه با درصد تبدیل بالا به محصولات موردنظر تبدیل می گردند. در حالی که استفاده از این نوع راکتورها محدود به واکنش های متجانس فاز مایع می باشد. از دیگر محدودیت های این نوع راکتورها بالا بودن هزینه تولید در واحد حجم محصول تولید شده می باشد. همچنین تولید صنعتی در مقیاس بالا در این گونه راکتورها مشکل است.
