راکتور دسته ای چیست؟

راکتور دسته ای چیست؟

راکتور دسته ای ساده ترین نوع از مخازن راکتور شیمیایی است که برای فرآیندهای شیمیایی یا صنعتی استفاده می شود. یک راکتور دسته ای معمولی شامل مخزنی است که در آن واکنش های شیمیایی رخ می دهد. این مخازن همچنین دارای همزن و سیستم گرمایش یا سرمایش داخلی هستند. حجم مخزن از یک لیتر تا 15000 لیتر متغیر است.

آنها معمولاً در فولاد، فولاد ضد زنگ، فولاد با روکش شیشه، شیشه یا آلیاژ عجیب و غریب ساخته می شوند. مایعات و جامدات معمولاً از طریق اتصالات در پوشش بالایی راکتور شارژ می شوند. بخارات و گازها نیز از طریق اتصالات در بالا تخلیه می شوند. مایعات معمولاً از کف خارج می شوند.

فاطر اویل راکتور دسته ای را توضیح می دهد

راکتور دسته ای معمولاً در تولید فولاد، فولاد ضد زنگ، شیشه یا آلیاژهای عجیب و غریب استفاده می شود. مایعات یا جامدات مورد استفاده در راکتور دسته ای معمولاً با اتصالات در پوشش های بالایی راکتور شارژ می شوند.

هر گونه بخار و گاز تولید شده در طول فرآیند از اتصالات در پوشش بالایی تخلیه می شود. خروجی های تخلیه معمولاً در پایین راکتور ناپیوسته قرار می گیرند تا مایعاتی را که پس از وقوع واکنش های شیمیایی باقی می مانند، تخلیه کنند.

تطبیق پذیری ارائه شده توسط راکتور دسته ای یکی از بهترین مزیت های آن است، زیرا چندین عملیات را می توان در یک ظرف واحد بدون نیاز به شکستن محفظه انجام داد. این ویژگی زمانی مفید است که ترکیبات سمی یا بسیار قوی پردازش شوند.

راکتور دسته ای اصطلاح عمومی برای نوعی کشتی است که به طور گسترده در صنایع فرآیندی استفاده می شود.

نام آن چیزی اشتباه است زیرا ظروف از این نوع برای انواع عملیات فرآیندی مانند انحلال جامدات، اختلاط محصول، واکنش های شیمیایی، تقطیر دسته ای، تبلور، استخراج مایع/مایع و پلیمریزاسیون استفاده می شود. در برخی موارد، به آنها راکتور نمی گویند، اما نامی دارند که نشان دهنده نقشی است که انجام می دهند (مانند کریستالایزر یا بیوراکتور).

یک راکتور دسته ای معمولی شامل یک مخزن ذخیره با یک همزن و سیستم گرمایش/خنک کننده یکپارچه است. اندازه این ظروف ممکن است از کمتر از 1 لیتر تا بیش از 15000 لیتر متفاوت باشد.

ساختار راکتور دسته ای

اکثر راکتورهای دسته ای نیز از بافل استفاده می کنند. اینها تیغه های ثابتی هستند که جریان ناشی از همزن دوار را از بین می برند. اینها ممکن است به پوشش ظرف ثابت شوند یا در داخل دیواره های جانبی نصب شوند.

علیرغم پیشرفت‌های قابل توجه در طراحی تیغه همزن و بافل، اختلاط در راکتورهای دسته‌ای بزرگ در نهایت با مقدار انرژی قابل اعمال محدود می‌شود. در کشتی های بزرگ، اختلاط انرژی های بیش از 5 وات در لیتر می تواند بار غیرقابل قبولی را بر سیستم خنک کننده وارد کند.

بارهای زیاد همزن نیز می تواند مشکلات پایداری شفت را ایجاد کند. در جایی که اختلاط یک پارامتر حیاتی است، راکتور دسته ای راه حل ایده آلی نیست. نرخ اختلاط بسیار بالاتری را می توان با استفاده از سیستم های جریان کوچکتر با همزن با سرعت بالا، اختلاط اولتراسونیک یا میکسرهای ساکن به دست آورد.

سیستم های گرمایش و سرمایش

محصولات درون راکتورهای دسته ای معمولاً در طول پردازش گرما را آزاد یا جذب می کنند. حتی عمل هم زدن مایعات ذخیره شده باعث تولید گرما می شود. برای نگه داشتن محتویات راکتور در دمای مورد نظر، گرما باید توسط یک ژاکت خنک کننده یا لوله خنک کننده اضافه یا حذف شود.

کویل های گرمایش/خنک کننده یا ژاکت های خارجی برای گرمایش و سرمایش راکتورهای دسته ای استفاده می شود. مایع انتقال حرارت برای افزودن یا حذف گرما از ژاکت یا سیم پیچ ها عبور می کند.

در صنایع شیمیایی و دارویی، ژاکت های خنک کننده خارجی معمولاً ترجیح داده می شوند زیرا تمیز کردن ظرف را آسان تر می کنند. عملکرد این ژاکت ها را می توان با 3 پارامتر تعریف کرد:

• زمان پاسخ برای تغییر دمای ژاکت
• یکنواختی دمای ژاکت
• ثبات دمای ژاکت

می توان استدلال کرد که ضریب انتقال حرارت نیز یک پارامتر مهم است. با این حال باید به رسمیت شناخته شود که راکتورهای دسته ای بزرگ با پوشش های خنک کننده خارجی به دلیل طراحی دارای محدودیت های شدید انتقال حرارت هستند.

دستیابی به بالاتر از 100 وات در لیتر حتی با شرایط انتقال حرارت ایده آل دشوار است. در مقابل، راکتورهای پیوسته می توانند ظرفیت خنک کنندگی بیش از 10000 وات بر لیتر ارائه دهند. برای فرآیندهایی با بارهای حرارتی بسیار بالا، راه حل های بهتری نسبت به راکتورهای دسته ای وجود دارد.

پاسخ سریع کنترل دما و گرمایش و سرمایش یکنواخت ژاکت به ویژه برای فرآیندهای کریستالیزاسیون یا عملیاتی که در آن محصول یا فرآیند بسیار حساس به دما است، مهم است. انواع مختلفی از ژاکت های خنک کننده راکتور دسته ای وجود دارد:

ژاکت خارجی تک

طرح ژاکت تک شامل یک ژاکت بیرونی است که رگ را احاطه کرده است. مایع انتقال حرارت در اطراف ژاکت جریان دارد و با سرعت بالایی از طریق نازل ها تزریق می شود. دمای ژاکت برای کنترل گرمایش یا سرمایش تنظیم می شود.

ژاکت تک احتمالا قدیمی ترین طرح ژاکت خنک کننده خارجی است. علیرغم اینکه یک راه حل آزمایش شده است، اما محدودیت هایی دارد. در ظروف بزرگ، تنظیم دمای سیال در ژاکت خنک کننده ممکن است چند دقیقه طول بکشد.

این منجر به کنترل کند دما می شود. توزیع سیال انتقال حرارت نیز دور از ایده آل است و گرمایش یا سرمایش بین دیواره های جانبی و ظرف پایینی متفاوت است. موضوع دیگری که باید در نظر گرفت دمای ورودی سیال انتقال حرارت است که می تواند (در پاسخ به شیر کنترل دما) در محدوده دمایی وسیعی نوسان کند و باعث ایجاد نقاط گرم یا سرد در نقاط ورودی ژاکت شود.

ژاکت نیم کلاف

ژاکت نیم سیم پیچ با جوشکاری نیم لوله در اطراف بیرون ظرف برای ایجاد یک کانال جریان نیمه دایره ای ساخته می شود. سیال انتقال حرارت از کانال به صورت جریان پلاگین عبور می کند. یک راکتور بزرگ ممکن است از چندین سیم پیچ برای انتقال سیال انتقال حرارت استفاده کند. مانند ژاکت تک، درجه حرارت در ژاکت برای کنترل گرمایش یا سرمایش تنظیم می شود.

ویژگی های جریان دوشاخه یک ژاکت نیم سیم پیچ امکان جابجایی سریعتر سیال انتقال حرارت در ژاکت را می دهد (معمولاً کمتر از 60 ثانیه). این برای کنترل خوب دما مطلوب است.

همچنین توزیع خوبی از مایع انتقال حرارت را فراهم می کند که از مشکلات گرمایش یا سرمایش غیر یکنواخت بین دیواره های جانبی و ظرف پایینی جلوگیری می کند. مانند طرح تک ژاکت، سیال انتقال حرارت ورودی نیز در برابر نوسانات بزرگ (در پاسخ به شیر کنترل دما) در دما آسیب پذیر است.

ژاکت خنک کننده با شار ثابت

ژاکت خنک کننده با شار ثابت یک پیشرفت نسبتاً اخیر است. این یک ژاکت نیست بلکه دارای مجموعه ای از 20 یا بیشتر عناصر کوچک ژاکت است. شیر کنترل دما با باز و بسته کردن این کانال ها در صورت نیاز عمل می کند. با تغییر ناحیه انتقال حرارت به این روش، دمای فرآیند را می توان بدون تغییر دمای ژاکت تنظیم کرد.

ژاکت شار ثابت به دلیل طول کوتاه کانال های جریان و سرعت بالای سیال انتقال حرارت، پاسخ کنترل دما بسیار سریع (معمولاً کمتر از 5 ثانیه) دارد. مانند ژاکت نیم سیم پیچ، شار گرمایش/خنک کننده یکنواخت است.

از آنجایی که ژاکت در دمای قابل ملاحظه ای ثابت کار می کند، اما نوسانات دمای ورودی که در سایر ژاکت ها دیده می شود وجود ندارد. یکی از ویژگی‌های غیرمعمول این نوع ژاکت این است که حرارت فرآیند را می‌توان با حساسیت زیادی اندازه‌گیری کرد. این به کاربر اجازه می دهد تا سرعت واکنش را برای تشخیص نقاط پایانی، کنترل نرخ افزودن، کنترل تبلور و غیره نظارت کند.

کاربرد راکتورهای دسته ای

راکتورهای دسته ای اغلب در صنعت فرآیند استفاده می شوند. راکتورهای دسته ای همچنین کاربردهای آزمایشگاهی زیادی دارند، مانند تولید در مقیاس کوچک و القای تخمیر برای محصولات نوشیدنی.

آنها همچنین کاربردهای زیادی در تولید پزشکی دارند. راکتورهای دسته ای معمولاً برای راه اندازی گران قیمت و همچنین قابلیت اطمینان محصول متغیر در نظر گرفته می شوند. آنها همچنین برای آزمایش های سینتیک واکنش، فرار و ترمودینامیک استفاده می شوند. راکتورهای دسته ای نیز در تصفیه فاضلاب بسیار استفاده می شوند. آنها در کاهش BOD (نیاز به اکسیژن بیولوژیکی) آب تصفیه نشده ورودی موثر هستند.

برای سفارش راکتور های دسته ای با فاطر اویل تماس بگیرید.