חפש

מה הם כימיים כיורים? סוגי כורים כימיים

תגובה כימית היא תהליךמוביל הטרנספורמציה של ריאגנטים. הוא מאופיין בשינויים המביאים למוצר אחד או יותר מהמוצרים המקוריים. תגובות כימיות הן בעלות אופי שונה. זה תלוי בסוג של חומרים כימיים, החומר המתקבל, התנאים וזמן של סינתזה, פירוק, עקירה, איזומריזציה, בסיס חומצה, הפחתת חמצון, תהליכים אורגניים, וכו '

כיורים כימיים הם טנקים,המיועד לביצוע תגובות על מנת לייצר את המוצר הסופי. העיצוב שלהם תלוי בגורמים שונים צריך לספק את התשואה המקסימלית ביותר חסכונית הדרך.

סוגים

ישנם שלושה מודלים בסיסיים בסיסיים של כורים כימיים:

  • פעולה תקופתית.
  • רציף עם סטירר (HPM).
  • כור עם זרימת בוכנה (PFR).

מודלים בסיסיים אלה יכולים להשתנות בהתאם לדרישות של תהליך כימי.

כורים כימיים

הכור באצווה

אגרגטים כימיים מסוג זה משמשים בתהליכים מחזוריים עם כמויות קטנות של ייצור, זמני תגובה ארוכים או היכן סלקטיביות טובה יותר מושגת, כמו בכמה תהליכים פילמור.

לשם כך, למשל, מכולות שלנירוסטה, אשר תכולתו מעורבים עם להבי עבודה פנימיים, בועות גז או עם משאבות. בקרת טמפרטורה מתבצעת באמצעות מחליפי חום, קירור קירור או שאיבה דרך מחליף חום.

כורים של פעולה אצווה בהווהזמן משמש בתעשיית עיבוד כימי מזון. האוטומציה והאופטימיזציה יוצרים קשיים, שכן יש צורך לשלב תהליכים מתמשכים ובדידים.

חצי כימיים כורים בשילוב לשלבעבודה במצב רציף ותקופתי. Bioreactor, למשל, מעת לעת מעמיס ומשחרר כל הזמן פחמן דו חמצני, אשר יש להסיר ברציפות. באופן דומה, בתגובת הכלור, כאשר אחד המגיבים הוא גז כלור, אם הוא לא מוצג ברציפות, רוב זה מתאדה.

כדי להבטיח כמויות גדולות של ייצור, כורים כימיים של פעולה רציפה או טנקים מתכת עם stirrer או עם זרימה רציפה משמשים בעיקר.

הכור הסוער

כור טנקים מתמשך

מיכלי נירוסטה מסופקים בנוזלריאגנטים. כדי להבטיח אינטראקציה נכונה, הם מעורבבים על ידי להבי עבודה. לכן, בכורים מסוג זה, המגיבים מוזנים ברציפות לתוך הטנק הראשון (אנכי, פלדה), ואז הם נופלים לתוך הבא, תוך ערבוב בקפידה בכל טנק. למרות שהרכב התערובת אחיד בכל טנק בודד, הריכוז במערכת כולה משתנה מיכולת הקיבולת.

הזמן הממוצע של הזמן הוא בדידאת כמות מגיב שנשא במאגר (זמן המגורים) ניתן לחשב פשוט על ידי חלוקת נפח הטנק על ידי קצב הזרימה הממוצע וולומטרי דרך זה. אחוז הצפוי של התגובה מחושב באמצעות קינטיקה כימית.

המיכלים עשויים נירוסטה או סגסוגות, כמו גם עם ציפוי אמייל.

טנק פלדה אנכית

כמה היבטים חשובים של HPM

כל החישובים מבוצעים תוך התחשבות באידיאלערבוב. התגובה מגיעה בקצב הקשור לריכוז הסופי. במצב של שיווי משקל, מהירות הזרימה חייבת להיות שווה לזרימת הזרימה, אחרת הטנק יצטבר או ירוקן.

זה לעתים קרובות חסכוני לעבוד עם כמהרציף או מקביל HPMs. מיכלי נירוסטה, המורכבים בתוך מפל של חמש או שש יחידות, יכול להתנהג כמו כור עם זרימת בוכנה. זה מאפשר ליחידה הראשונה לעבוד עם ריכוז גבוה יותר של ריאגנטים, ולכן, שיעור תגובה גבוה יותר. כמו כן, כמה שלבים HPM ניתן להציב מיכל פלדה אנכית, במקום התהליכים המתרחשים בתפקידים שונים.

בגרסה האופקית מחולקת היחידה הרב-שלבית במחיצות אנכיות של גבהים שונים, שבאמצעותם התערובת נכנסת למפל.

כאשר ריאגנטים מעורבים בצורה גרועה או באופן משמעותישונים בצפיפות, אנכי מרובה שלב הכור (אמייל או נירוסטה) משמש במצב זרם. זה יעיל לביצוע תגובות הפיך.

שכבת פסאודו נוזלית קטנה היא לגמרימעורב. כור מסחרי גדול נוזלי המסורתי יש טמפרטורה אחידה כמעט, אבל משלב ערבוב וזרים זורמים ומצבים המעבר ביניהם.

מיכלי נירוסטה

הכור הכימי של עקירה אידיאלית

PFR הוא כור (נירוסטה), שבו אחדאו ריאגנטים נוזלי יותר נשאבים דרך צינור או צינורות. הם נקראים גם זרימה צינורי. זה יכול להיות מספר צינורות או צינורות. ריאגנטים מסופקים כל הזמן דרך קצה אחד, ואת המוצרים לצאת מן השני. תהליכים כימיים להמשיך כמו בתערובת עובר.

ב RPP, שיעור התגובה הוא שיפוע: בפתח הוא גבוה מאוד, אך עם ירידה בריכוז של ריאגנטים ועל עלייה בתוכן של התשואה, מהירותה מאטה. בדרך כלל, מצב של שיווי משקל דינמי מושגת.

גם הכיוון האופקי והאנכי של הכור נפוצים.

כאשר העברת חום נדרש, צינורות בודדים ממוקמים במעיל או מחליף חום פגז ו- tube צינור משמש. במקרה השני, חומרים כימיים ניתן למצוא הן במעטפה והן בצינור.

מיכלי מתכת בעלי קיבולת גדולהחרירי או אמבטיות דומים PPP ו נמצאים בשימוש נרחב. בתצורות מסוימות, זרימה צירית רדיאלי משמש, פגזים מרובים עם מובנה מחליפי חום, אופקית או אנכית מיקום הכור וכן הלאה.

מיכל מגיב יכול להיות מלא קטליטי או חלקיקים מוצקים אינרטי כדי לשפר את הקשר בין interfacial בתגובות הטרוגניות.

חשיבות רבה RFP זה בחישוביםאנכית או אופקית נלקח בחשבון - זה משתמע על ידי המונח "זרימת בוכנה". ריאגנטים ניתן להכניס לתוך הכור לא רק לתוך מפרצון. לפיכך, ניתן להשיג יעילות גבוהה יותר של PFR או כדי להפחית את גודלו ועלותו. הביצועים של ה- PFR הם בדרך כלל גבוהים יותר מזו של ה- HPM באותו נפח. עם ערכי נפח ונפח שווה בכורי הבוכנה, התגובה תהיה בעלת אחוז השלמה גבוה יותר מאשר ביחידות הערבוב.

כור נירוסטה

איזון דינמי

עבור רוב התהליכים הכימיים, זה בלתי אפשרילהשיג השלמת 100 אחוז. המהירות שלהם יורדת עם הצמיחה של אינדיקטור זה עד לרגע שבו המערכת מגיעה שיווי משקל דינמי (כאשר התגובה הכוללת או שינוי בהרכב לא מתרחשת). נקודת שיווי המשקל עבור רוב המערכות ממוקמת מתחת 100% השלמת התהליך. מסיבה זו, תהליך ההפרדה, כגון זיקוק, יש צורך להפריד את ריאגנטים הנותרים או תוצרי לוואי מהיעד. ריאגנטים אלה יכולים לפעמים לעשות שימוש חוזר בתחילת התהליך, למשל, כגון תהליך הבר.

יישום של PPP

בוכנה זרימה כורים משמשיםהמרה כימית של תרכובות במהלך התנועה שלהם באמצעות מערכת הדומה צינורות, לצורך תגובות בקנה מידה גדול, מהיר, הומוגני או הטרוגני, ייצור מתמשך ותהליכים עם שחרורו של כמות גדולה של חום.

RPP האידיאלי יש זמן מגורים קבוע, כלומר, כל נוזל (בוכנה) המגיעים בזמן לא יעזוב את זה בזמן t + τ, שבו τ הוא זמן מגורים במתקן.

כיורים כימיים מסוג זה ישביצועים גבוהים לתקופות זמן ארוכות, כמו גם העברת חום מעולה. החסרונות של PPP הוא הקושי של ניטור טמפרטורת התהליך, אשר יכול להוביל לשינויי טמפרטורה לא רצויים, כמו גם העלות הגבוהה שלהם.

מיכלי נירוסטה

כורים קטליטיים

למרות אגרגטים מסוג זה מתממשים לעתים קרובות בהם דורשים תחזוקה מורכבת יותר. קצב התגובה הקטליטית הוא יחסי לכמות הזרז במגע עם הכימיקלים. במקרה של זרז מוצק ריאגנטים נוזלי, שיעור התהליכים הוא פרופורציונלי לאזור זמין, קלט של כימיקלים הבחירה של מוצרים, והוא תלוי בנוכחות של ערבוב סוער.

התגובה הקטליטית היא למעשה תגובה רב-שלבית. לא רק את ריאגנטים הראשונית אינטראקציה עם הזרז. כמה מוצרים בינוניים מגיבים עם זה.

ההתנהגות של זרזים חשוב גם בקינטיקה של תהליך זה, במיוחד בתגובות פטרוכימיים בטמפרטורה גבוהה, כפי שהם מושבתים על ידי sintering, coking ותהליכים דומים.

יישום טכנולוגיות חדשות

PFRs משמשים המרה ביומסה. בניסויים, כורים בלחץ גבוה משמשים. הלחץ בהם יכול להגיע 35 מגה פיקסל. השימוש במספר גדלים מאפשר לשנות את זמן המגורים מ 0.5 עד 600 s. כדי להגיע לטמפרטורות מעל 300 ° C, כורים עם חימום חשמלי משמשים. ההיצע של ביומסה נעשה באמצעות משאבות HPLC.

כורים בלחץ גבוה

PFR של חלקיקי תרסיס

יש עניין רב בסינתזהיישום של חלקיקים בגודל ננו למטרות שונות, כולל סגסוגות סגסוגת גבוהה ומוליכים הסרט עבה עבור תעשיית האלקטרוניקה. יישומים אחרים כוללים מדידות של רגישות מגנטית, שידור אינפרא אדום רחוק, תהודה מגנטית גרעינית. עבור מערכות אלה, יש צורך לייצר חלקיקים בגודל מבוקרת. הקוטר שלהם, ככלל, הוא בטווח של 10 עד 500 ננומטר.

בשל גודלם, צורה גבוהה ספציפייםהשטח באזור של חלקיקים אלה יכולים לשמש לייצור פיגמנטים קוסמטיים, ממברנות, זרזים, קרמיקה, וכורים הפוטו-קטליטית. דוגמאות ליישום של חלקיקים כוללים sno2 עבור חיישני פחמן חד חמצני, TiO2 עבור סיבים אופטיים, SiO2 עבור דו תחמוצת סיליקון קולואידים אופטיסיבים, C עבור מילוי פחמן בצמיגים, Fe עבור חומרים הקלטה, Ni עבור סוללות, בכמויות קטנות יותר, פלדיום, מגנזיום וביסמוט. כל החומרים האלה מסונתזים בכורי תרסיס. ברפואה, חלקיקים משמשים כדי למנוע ולטפל זיהומים פצע, שתלי עצם מלאכותיים, וגם לדמיין את המוח.

דוגמה לייצור

כדי להשיג חלקיקי אלומיניום, זרימת הארגון,רווי המתכת הוא מקורר בקוטר PFR של 18 מ"מ ובאורך של 0.5 מ 'C ° טמפרטורה 1600 ב 1000 ° C / s. כפי חלוף הגז דרך הכור מגיע נוקלאציה וגידול של חלקיקי אלומינה. קצב הזרימה של 2 DM3/ min, והלחץ הוא 1 atm (1013 אבא). כאשר הגז נע, הגז מתקרר והופך לרוויה, מה שמוביל לנוקליציה של חלקיקים כתוצאה מהתנגשויות והתאדות של מולקולות, חוזרות על עצמן עד שהחלקיק מגיע לגודל קריטי. כאשר הם נעים דרך גז רווי, מולקולות אלומיניום מתעבות על החלקיקים, מגדילות את גודלם.

  • דירוג: