1398/02/28 بدون نظر تجهیزات شیمیایی, راکتور, راکتور

راکتور شیمیایی

راکتور شیمیایی (chemical reactor) دستگاهی که در آن واکنش‌های شیمیایی صورت میگیرد. از قبیل تبدیل، ترکیب و یا تجزیه به منظور تولید ماده مطلوب. واکنش های سوختن برای تولید انرژی جزو راکتورها محسوب نمی شود.

کلیات راکتور شیمیایی

در یک واحد صنایع پتروشیمی بر روی مواد خام تغییرات فیزیکی و شیمی انجام می شود . به این ترتیب که ابتدا با انجام تغییراتی مانند جداسازی و مخلوط کردن (عملیات فیزیکی ) ماده آماده ورود به راکتورها برای انجام تغییرات شیمیایی می گردد . در هنگام واکنش‌های شیمیایی به دلیل بعضی از واکنش‌های ناخواسته مقداری از مواد خام همراه بامحصول از محفظه واکنش خارج می شوند .

بنابراین لازم است که دوباره تغییرات فیزیکی شامل : جداسازی و خالص سازی بر روی محصول انجام شود تا محصول مورد نظر آماده ورود به بازار گردد . قابل ذکر است که مهمترین و حساس ترین بخش در صنایع پتروشیمی همین عملیات شیمیایی است که در راکتورها صورت می گیرد.

نحوه کارکرد راکتور شیمیای

ماهیت یک ماده شیمیایی بستگی به نوع، تعداد و آرایش اتم های تشکیل دهنده آن ماده دارد و در صورت وقوع واکنش شیمیایی مواد به مواد جدیدی تبدیل میشنود. غالبا برای شروع واکنش شیمیایی نیاز به گرمای اولیه است که به عنوان انرژی فعالسازی واکنش گویند.. برای انجام واکنش شیمیایی ابتدا مواد اولیه با هم در تماس قرار میگیرند.

سپس با شکسته شدن پیوند های موجود بین این مواد و تشکیل پیوند های جدید،محصولات تولید میشوند. به طور کلی این واکنش ها بر دو نوع هستند. یا سرمازا هستند یا گرمازا که باید در مورد آن توضیح داده شود.

واکنش سرمازا

برخی واکنش‌ها به صورت طبیعی سرمازا هستند. این واکنش‌ها محیط خود را سرد می‌کنند. یعنی این واکنش به هنگام انجام برای ادامه واکنش نیاز به گرمای محیط دارد. بنابراین این واکنش‌ها نیاز به گرمایش دارند. لذا برای این سیستم معمولا jacket یا coil گرمایشی گذاشته می‌شود. همچنین گرمایش این نوع کویل ها یا ژاکت ها میتواند به صورت برقی، گرمایش با آب یا با روغن داغ باشد. با توجه به اینکه باید واکنش در دمای خاصی به خوبی صورت گیرد، کنترل گرمایش محیط راکتور بسیار حائز اهمیت است.

واکنش گرما زا

واکنش‌های دیگری وجود دارند، که به هنگام واکنش بعد از فعالسازی، شروع به گرمایش می‌کنند. واکنش شکست هسته ای از این واکنش‌ها است که گرمای بسیار زیاد برابر با فرمول نسبیت انیشتین به وجود می‌آورند. در صورتی که واکنش در دمای خاصی باید صورت گیرد، باید دمای واکنش را ثابت نگه داشت. این دما را با سیستم سرمایش های مختلف به دست می‌دهند. سرمایش می‌تواند با آب، با گاز یخچال یا هرچیزی شبیه به این صورت گیرد.

برای دماهای بالاتر مانند 70 یا 80 درجه، می‎‌توان از آب معمولی استفاده کرد. آب معمولی را می‌توان به وسیله برج خنک کن یا رادیاتور هوایی خنک کرد. دقیقا مانند آنچه در رادیاتور ماشین صورت می‌گیرد. در صورتی که دمای واکنش باید پایین باشد، باید از سیستم چیلر استفاده کرد. برای دماهای زیر صفر یا خیلی پایین، از نیتروژن مایع استفاده می‌کنند تا بهترین بازخورد را داشته باشند.

ساختار کلی یک راکتور شیمیای

به طور کلی، یک راکتور ، یک محفظه ای است که در آن در یک زمان مشخص، تحت شرایط فیزیکی مشخص، یک واکنش مشخص رخ می‌دهد. برای مثال یک ظرف ماست را در نظر بگیرد. شیر باید در دمای حدود 30 درجه سانتیگراد به مدت 18 ساعت در یک ظرف ساکن در فشار محیط قرار بگیرد تا شیر تبدیل به ماست شود. بنابراین در طراحی یک راکتور، باید موارد مختلفی را در نظر گرفت. از قبیل:

نکات مهم در بدست آوردن حجم محفظه واکنش

در یک سیستم پیچیده تر هم همچنین تعریفی برای یک محفظه واکنش وجود خواهد داشت . لذا اولین چیزی که باید برای یک راکتور شیمیای در نظر گرفت، طراحی محفظه واکنش است . این طراحی با توجه به شرایط مختلفی از قبیل موارد زیر صورت می‌گیرد .

  • حجم واکنش
  • میزان گرمایش یا سرمایش مورد نیاز
  • دما و فشار واکنش
  • نوع مواد تشکیل دهنده

لذا طراحی یک مخزن واکنش اولین قدم در طراحی یک راکتور است. این طراحی با در نظر گرفتن ضرایب مختلف خوردگی، فشار محیط و با توجه به استاندارد های مختلف از قبیل استانداد ASME Sec VIII Devision I صورت می‌گیرد.

استاندارد مخازن تحت فشار ASME Sec VIII Devision I

برچسب ها

ارسال نظر شما

نشانی ایمیل شما منتشر نخواهد شد. بخش‌های موردنیاز علامت‌گذاری شده‌اند *