מהי כורים כימיים? סוגי כורים כימיים

התגובה הכימית היא תהליך אשר מוביל את ההמרה של המגיבים. הוא מאופיין על ידי שינויים, אשר יניבו אחד או יותר מוצרים שאינם מתחיל. תגובות כימיות הן מגוונות. זה תלוי בסוג של מגיבים, חומר וכתוצאה מכך, את התנאים ואת הזמן של סינתזה, פירוק, עקירה, isomerization, חומצה-אלקלי, חיזור, וכו 'ותהליכים אורגניים.

כורים כימיים הם מכל מיועדת לביצוע התגובות כדי לפתח את המוצר הסופי. העיצוב שלהם תלוי בגורמים שונים וצריך לספק את התשואה המקסימלית של אופן העלות האפקטיבי ביותר.

סוגים

ישנם שלושה דגמים בסיסיים ראשיים של כורים כימיים:

• אצווה.
• טנק עורר רציף (HPM).
• כור Plug-זרימה (PFR).

מודלים בסיסיים אלה ניתן לשנות בהתאם לדרישות של התהליך הכימי.

כור תצווה

היחידות הכימיות מהסוג זה משמשות בתהליכים יצוו בכל ייצור בקנה מידה קטן, זמן תגובה ארוך או שם סלקטיביות הטובה מושגת, כמו בכמה תהליכים פילמור.

לצורך כך, למשל, אשר תוכנם הם להבי עבודה פנימית חלד נסער כלי פלדה, בועות גז או באמצעות משאבות. בקרת טמפרטורה מתבצעת באמצעות מעילי מחליפי חום, מקררים השקיה או שאיבה דרך מחליף חום.

כורים אצווה משמש כיום לתעשייה כימית ומזון. האוטומציה ואופטימיזציה שלהם יוצרות מורכבת, שכן יש צורך לשלב תהליכים בדידים ורציפים.

כורים כימיים חצי תצוו לשלב עבודת מצבי רציף יצווה. Bioreactor, למשל, נטענים באופן תקופתי ורציף משחרר פחמן דו-חמצני, אשר יש להסיר ברציפות. באופן דומה, כאשר התגובה הכלרה, כאשר אחד המגיבים הוא גז כלור, אם לא מנוהל ברציפות, את חלק הארי של אותו מתאדה.

כדי להבטיח נפחי ייצור גדולים המשמשים בעיקר כורים כימיים או כלי מתכת רציפים עם בוחש או זרימה רציפה.

כור טנק רציף עורר

מגיבים נוזלים ניזונים למכל נירוסטה. כדי להבטיח אינטראקציה נאותה של להב עבד שלהם העורר. לפיכך, בסוג זה של כור המגיב ניזונים ברציפות לתוך המאגר הראשון (אנכית, פלדה), ולאחר מכן הם מקבלים לתוך הבאים, במקביל ערבוב בזהירות בכל כלי. למרות הרכב לקבלת תערובת אחידה בכל טנק במערכת כמו ריכוז כולו נע בין מיכל למיכל.

הסכום הממוצע של זמן שכמות הדיסקרטית של מגיב מבלה (זמן שהייה) טנק יכול להיות מחושב על ידי חילוק נפח המכל בקצב נפחית ממוצע של therethrough זרימה. שיעור ההשלמה הצפוי של התגובה מחושב לפי קינטיקה כימית.

עשוי מכלי נירוסטה או סגסוגות ו אמייל.

כמה היבטים חשובים של DMI

כל החישובים מבוצעים על בסיס שילוב אידיאלי. התגובה ממשיכה בקצב הקשורים הריכוז הסופי. בשיווי משקל, קצב הזרימה צריך להיות שווה את קצב הזרימה, אחרת המאגר מלא או ריק.

לעתים קרובות כלכלית יתרון לעבוד עם מספר HPM טורית או מקבילית. מכלי נירוסטה שנאסף מפל של יחידות חמש או שש יכולים להתנהג כמו כור זרימת תקע. הדבר זה מאפשר ליחידה הראשונה לפעול עם ריכוז גבוה של חומרים כימיים, וכתוצאה מכך, שיעור תגובה גבוה. כמו כן, המאגר ניתן להציב פלדה אנכי HPM בכמה שלבים, במקום התהליכים שנערכו כלים שונים.

ביחידת ביצוע רבה שלבים אופקיים למחיצות ידי קירות מחיצה אנכיים של גובה שונה, שדרכו זורמת תערובת מפלים.

כאשר המגיבים הם גרוע בָּלִיל או שונה באופן משמעותי צפיפות של כור אנכי רב מדרגתיות (זכוכית המצופית או פלדה אל חלד) במצב זרם נגדי. זה תקף עבור תגובות הפיכות.

מיטת המרחף הקטנה היא מעורבת לחלוטין. כור מסחרי מרחף-מיטה גדולה יש טמפרטורה אחידה באופן משמעותי אך תערובות בָּלִיל ומדינה שהוחלפה וחולפת זורמת therebetween.

כור זרימה כימית

PFR - כור (נירוסטה), שבו המגיבים אחד או יותר נוזל נשאבים באמצעות צינור או צינור. הם נקראים גם זרימת צינורי. זה יכול להיות צינורות או צינורות מרובים. המגיבים ניזונים באופן רציף דרך קצה אחד, ואת המוצרים מגיעים אחר. תהליכים כימיים מתרחשים כשהוא עובר תערובת.

PFR מהירות תגובת מערכת השיפוע: הכניסה מאוד גבוהה, אבל עם ירידה בריכוז המגיבים תשואת המוצר גדלה תוכן מאט את המהירות שלו. בדרך כלל, שיווי משקל דינמי מושג.

אופייניים הם בכיוון אופקי ואנכי של הכור.

כאשר העברת החום הנדרשת, הצינורות הבודדים ממוקמים לתוך ז'קט או מעטפת מחליף צינור חום משמש. במקרה האחרון, הכימיקלים עלולים להיות גם בדיור או בצינור.

מיכלים של מתכת עם חרירים בקוטר גדולים או PFR אמבטיות דומה בשימוש נרחב. בתצורות מסוימות להשתמש זרימה צירית רדיאלי, ממברנות מרובות עם מחליפי חום משולבים, במצב אופקי או אנכי של הכור וכן הלאה.

כלי עם ריאגנט עשוי להיות מלא חומר חלקיקי אינרטי או קטליטי להגדיל את הקשר interfacial של התגובה הטרוגנית.

חשיבותה של PFR הוא כי החישובים אינם לוקחים בחשבון את ערבוב אנכי או אופקי - זה הכוונה במונח "תזרים תקע". המגיבים יכולים להיות מוחדר הכור לא רק מפרצון. לפיכך, אפשר להשיג יעילות גבוהה יותר של EPA או להקטין את הגודל ועלותו. PSC ביצועים הוא בדרך כלל גבוה יותר מזה של NRM של אותו נפח. עבור ערכים שווים של נפח וזמן כורי בוכנת התגובה יהיה אחוז גבוה יותר של השלמה מאשר אגרגטים ערבוב.

שיווי משקל דינמי

עבור מרבית התהליכים הכימיים ניתן להשיג 100 אחוז ההשלמה. מהירותם פוחתת עם גידול במדד זה עד הרגע שבו המערכת מגיעה לשיווי משקל דינמי (כשהתגובה המוחלטת או השינוי בהרכב אינה מתרחשת). נקודת שיווי המשקל ברוב המערכות היא פחות מ 100% השלמת התהליך. מסיבה זו יש צורך להפוך את תהליך ההפרדה כגון זיקוק, כדי להפריד את ריאגנטים הנותרים או תוצרי לוואי של היעד. ריאגנטים אלה יכולים לפעמים להיות שימוש חוזר לתחילת התהליך, לדוגמה, כגון תהליך הבר.

היישום של ה- EPA

כורי זרימת תקע משמש ההמרה כימית של תרכובות במהלך תנועתן המערכת, דומת צינור, לצורך בקנה המידה גדולה, מהירות, הומוגנית או הטרוגנית תגובות, תהליכי ייצור רציפים כאשר משחררים כמויות גדולות של חום.

PFR המושלמת מכילה זמן מגורים קבוע, כלומר, כל נוזל (בוכנה) המגיע בזמן t, זה משאיר בזמן t + τ, שבו τ - .. זמן מגורי הצמח.

כורים כימיים מסוג זה להחזיק רמות גבוהות של ביצועים לאורך תקופות ממושכות של זמן, כמו גם העברת חום מעולה. החסרונות של PFR הוא הקושי של ניטור הטמפרטורה של התהליך שיכול להוביל להבדלי טמפרטורה רצויים, והעלות הגבוהה שלהם.

כורי קטליטי

למרות יחידות מסוג זה לעתים קרובות מיושמות בצורה של ה- EPA, הם דורשים טיפול מורכב יותר. שיעור התגובה קטליטי הוא יחסי לכמות של זרז במגע עם כימיקלים. במקרה של זרז מוצק מגיב נוזלי הוא יחסים למהירות באזור התהליכים הזמין, וכניסתם של כימיקלים ומוצרים, ואת הבחירה תלויה בנוכחות ערבוב סוער.

תגובת קטליטי היא למעשה לעתים קרובות צעד רב. לא רק המגיבים הראשוניים להגיב עם הזרז. עם אותו להגיב וחלק ביניים.

ההתנהגות של הזרזים חשובה גם קינטיקה של התהליך הזה, במיוחד תגובות פטרוכימיות גבוהות, כפי שהם מנוטרלים על ידי sintering, בקוקס ותהליכים דומים.

יישום של טכנולוגיות חדשות

SAR משמש עבור ההמרה של ביומסה. בניסויים של כורים בלחץ גבוה משמשים. הלחץ בהם יכול להגיע 35 מגפ"ס. שימוש במספר גדלים לגוון הפעם למגורים מעת .5 אל 600 שניות. כדי להגיע לטמפרטורות מעל 300 מעלות צלזיוס משמש עם כורים מחוממים בחשמל. להאכיל ביומסה מבוצע על ידי-משאבות HPLC.

חלקיקי תרסיס PSC

יש עניין רב סינתזת שימוש חלקיקים למטרות שונות, לרבות סגסוגות גבוהה וכן מוליך סרט עבה עבור תעשיית האלקטרוניקה. יישומים אחרים כוללים מדידה של רגישות מגנטית, שידור ב התהודה המגנטית הגרעינית אינפרא אדומה הרחוקים. למערכות אלה יש צורך לייצר גודל חלקיקים נשלט. הקוטר שלהם בדרך כלל בטווח של 10 עד 500 ננומטר.

בשל גודלם, הצורה שטח פנים סגולי גבוה של חלקיקים אלה יכולים לשמש לייצור פיגמנטים קוסמטיים, ממברנות, זרזים, קרמיקה, וכורים הפוטו-קטליטית. דוגמאות ליישום של חלקיקים כוללים Sno ₂ עבור חיישני פחמן חד-חמצני, טיו ₂ סיבים, SiO ₂ סיליקה קולואידים וסיבים אופטיים, C עבור חומרי מילוי הפחמן צמיגים, Fe עבור חומר ההקלטה, סוללה ניקל, בכמויות קטנות, פלדיום, מגנזיום ו ביסמוט. כל החומרים הללו מסונתזים בכורי תרסיס. ברפואה, חלקיקים משמשים למניעה ולטיפול בזיהומי פצעים, שתל עצם מלאכותי, כמו גם עבור הדמיה של המוח.

ייצור לדוגמא

עבור חלקיקים אלומינה תחת זרם ארגון, רווי המתכת הוא מקורר ב RAC 18 מ"מ בקוטר 0.5 מ 'אורך טמפרטורה של C ° 1600 ב s / 1000 מעלות צלזיוס. כפי חלוף הגז דרך הכור מגיע נוקלאציה וגידול של חלקיקי אלומינה. קצב הזרימה של 2 DM ³ / min והלחץ הוא 1 ATM (1013 Pa). ככל הגז הוא מקורר והתנועה הופכת רוויה, אשר מובילה את הופעתה של חלקיקים מהתנגשויות ומולקולות אדים חוזרים עד החלקיק מגיע לגודל קריטי. כפי שהיא עוברת דרך גז מולקולות אלומיניום רוויה להתעבות על החלקיקים, להגדיל אותם.