রাসায়নিক চুল্লি কি? নীতিমালা, প্রকার এবং অ্যাপ্লিকেশন

মূল প্রশ্নের উত্তর:একটি রাসায়নিক চুল্লি কি, এবং এর নকশা কীভাবে কাঁচামালকে রাসায়নিক পণ্যগুলিতে রূপান্তর করে?একটি রাসায়নিক চুল্লি এমন একটি পাত্রে বা সিস্টেম যেখানে তাপমাত্রা, চাপ, মিশ্রণ,এবং কাঙ্ক্ষিত পণ্যগুলিতে কাঁচামাল (প্রতিক্রিয়াশীল) রূপান্তর করার জন্য বাসস্থান সময়রিঅ্যাক্টর হল যেকোনো রাসায়নিক প্রক্রিয়ার কেন্দ্রস্থল: এর নকশা রেঅ্যাকশন রেট (কিভাবে দ্রুত পণ্য গঠন), রূপান্তর (ব্যবহৃত reactant এর ভগ্নাংশ),নির্বাচনযোগ্যতা (আকাঙ্ক্ষিত ও অবাঞ্ছিত পণ্যের অনুপাত), এবং ফলন (প্রতি ইউনিট রিঅ্যাক্ট্যান্ট ভর্তি পছন্দসই পণ্যের পরিমাণ) । সমস্ত ডাউনস্ট্রিম ইউনিট ক্রিয়াকলাপগুলি পৃথককরণ, বিশুদ্ধকরণ, ফর্মুলেশন ০টি চুল্লি আউটপুটের চারপাশে ডিজাইন করা হয়েছে।

1রাসায়নিক চুল্লিগুলির মূল অপারেটিং নীতি

·** ভর ও শক্তি ভারসাম্য **মৌলিক নকশা সমীকরণ ভর এবং শক্তি সংরক্ষণ থেকে উদ্ভূত হয়। যে কোনও চুল্লি জন্যঃ ইনপুট − আউটপুট + জেনারেশন − খরচ = জমে থাকা। স্থিতিশীল অবস্থায় (ধারাবাহিক চুল্লি),সমাহার শূন্য. ব্যাচ রিঅ্যাক্টরগুলির জন্য, সময়-নির্ভর সমাগম শব্দটি প্রতিক্রিয়া অগ্রগতি নির্ধারণ করে। শক্তি ভারসাম্যকে প্রতিক্রিয়া তাপ (ΔHr) বিবেচনা করতে হবে, যা বহির্মুখী হতে পারে (উত্পাদিত তাপ,ΔH < 0) অথবা এন্ডোথার্মিক (তাপ শোষণ), ΔH > 0), এবং লক্ষ্যমাত্রা তাপমাত্রা বজায় রাখার জন্য সমন্বিত তাপ অপসারণ বা সরবরাহ প্রয়োজন।

·** প্রতিক্রিয়া গতিবিদ্যা এবং হার আইন **প্রতিক্রিয়া হার প্রতিক্রিয়াশীল ঘনত্ব, তাপমাত্রা এবং অনুঘটক কার্যকলাপের উপর নির্ভর করে, r = k × C ^ n হিসাবে প্রকাশিত যেখানে k হ'ল হার ধ্রুবক (অ্যারেনীয়াস অনুসরণ করেঃ k = A × e ^ ((-Ea / RT)),C হল ঘনত্ব, এবং n হল প্রতিক্রিয়া ক্রম। অপারেটিং তাপমাত্রায় পছন্দসই রূপান্তর জন্য পর্যাপ্ত বাসস্থান সময় সরবরাহ করতে হবে। 90% রূপান্তর এ প্রথম আদেশ প্রতিক্রিয়া জন্য,প্রয়োজনীয় বাসস্থান সময় t = -ln ((0.1) / কে = ২.৩ / কে। তাপমাত্রা সংবেদনশীলতা উচ্চঃ 10 ডিগ্রি সেলসিয়াস বৃদ্ধি সাধারণত হার দ্বিগুণ করে।

·** আদর্শ চুল্লি মডেল **তিনটি আদর্শ মডেল ডিজাইন বেসলাইন হিসাবে কাজ করেঃ (1) ব্যাচ রিঅ্যাক্টর 👉সমতুল্য ঘনত্ব, সময়ের সাথে পরিবর্তন; (2) সিএসটিআর 👉সমতুল্য ঘনত্ব, স্থিতিশীল অবস্থায়, প্রস্থান ঘনত্বের সমান;(3) পিএফআর এর ঘনত্ব দৈর্ঘ্যের সাথে পরিবর্তিত হয়একই রূপান্তরের জন্য, একটি পিএফআরকে ধনাত্মক আদেশের প্রতিক্রিয়াগুলির জন্য একটি সিএসটিআর এর চেয়ে কম ভলিউম প্রয়োজন কারণ গড় প্রতিক্রিয়া হার (উচ্চ গড় ঘনত্ব দ্বারা চালিত) বৃহত্তর।বাস্তব চুল্লিগুলি বিভিন্ন মাত্রায় এই আদর্শগুলির কাছে পৌঁছায়.

2রাসায়নিক চুল্লিগুলির প্রধান প্রকার

·** ব্যাচ স্টিয়ারড ট্যাঙ্ক রিঅ্যাক্টর **একটি বন্ধ পাত্র যা রিঅ্যাক্ট্যান্ট দিয়ে লোড করা হয়, আইসোথার্মালভাবে বা প্রোগ্রাম করা তাপমাত্রা প্রোফাইল সহ পরিচালিত হয় এবং প্রতিক্রিয়া লক্ষ্য রূপান্তর পৌঁছানোর পরে নির্গত হয়।মাল্টি-প্রডাক্টের জন্য সর্বাধিক নমনীয়তা. রূপান্তর ব্যাচের সময়ের সাথে বৃদ্ধি পায়; যদি পার্শ্ব প্রতিক্রিয়াগুলি উল্লেখযোগ্য হয় তবে নির্বাচকতা হ্রাস পেতে পারে। সূক্ষ্ম রাসায়নিক, ফার্মাসিউটিক্যালস এবং বিশেষ রাসায়নিকের জন্য স্ট্যান্ডার্ড। 50 লিটার থেকে 20 পর্যন্ত ভলিউম,000 লিটার.

·** ক্রমাগত মিশ্রিত ট্যাঙ্ক রিঅ্যাক্টর (CSTR) **ক্রমাগত ফিড রিঅ্যাক্ট্যান্ট এবং পণ্য প্রত্যাহার, অভ্যন্তরীণ অভ্যন্তরীণ অভ্যন্তরীণ অভ্যন্তরীণ অভ্যন্তরীণ অভ্যন্তরীণ অভ্যন্তরীণ অভ্যন্তরীণ অভ্যন্তরীণ অভ্যন্তরীণ অভ্যন্তরীণ অভ্যন্তরীণ অভ্যন্তরীণ অভ্যন্তরীণ অভ্যন্তরীণ অভ্যন্তরীণ অভ্যন্তরীণ অভ্যন্তরীণরূপান্তরটি বসবাসের সময় দ্বারা নির্ধারিত হয় (τ = V/F). একাধিক সিএসটিআরগুলি পলিমেরাইজেশন, নিরপেক্ষতা এবং অবিচ্ছিন্ন স্ফটিকীকরণের জন্য স্ট্যান্ডার্ড।

·** টিউবুলার / প্লাগ-ফ্লো রিঅ্যাক্টর (পিএফআর) **একটি দীর্ঘ নলাকার পাত্রে যেখানে ঘনত্ব এবং তাপমাত্রা দৈর্ঘ্য জুড়ে পরিবর্তিত হয় তবে যে কোনও ক্রস-সেকশনে অভিন্ন। ধনাত্মক আদেশের প্রতিক্রিয়াগুলির জন্য ইউনিট ভলিউম প্রতি সর্বোচ্চ রূপান্তর অর্জন করে।অ্যাডিয়াব্যাটিক হতে পারে (এক্সোথার্মিক প্রতিক্রিয়াগুলির জন্য রূপান্তর সহ তাপমাত্রা বৃদ্ধি পায়) বা তাপ বিনিময় সহ (তাপমাত্রা নিয়ন্ত্রণের জন্য মাল্টি-টিউবুলার ডিজাইন)গ্যাস-ফেজ অনুঘটক বিক্রিয়া, পলিমারাইজেশন এবং পেট্রোকেমিক্যাল প্রক্রিয়াকরণের জন্য মানক।

রাসায়নিক চুল্লি প্রকার তুলনা ম্যাট্রিক্স

প্রায়শই জিজ্ঞাসিত প্রশ্নাবলী (FAQ)

একটি ব্যাচ রিঅ্যাক্টর এবং একটি অবিচ্ছিন্ন রিঅ্যাক্টরের মধ্যে মৌলিক পার্থক্য কি?

একটি ব্যাচ চুল্লিতে, বিক্রিয়াশীলগুলি শুরুতে চার্জ করা হয় এবং প্রতিটি চক্রের শেষে পণ্যগুলি ছাড়ানো হয়; সময়ের সাথে সাথে ঘনত্ব পরিবর্তন হয়। একটি অবিচ্ছিন্ন চুল্লিতে (সিএসটিআর বা পিএফআর),রিএক্ট্যান্টগুলিকে ক্রমাগত ফিড করা হয় এবং পণ্যগুলি ক্রমাগত প্রত্যাহার করা হয়স্ট্যাটিক স্টেটে, সময়ের সাথে সাথে শর্তগুলি অপরিবর্তিত থাকে। ব্যাচ রিঅ্যাক্টর সর্বাধিক নমনীয়তা সরবরাহ করে এবং ছোট ভলিউম বা মাল্টি-পণ্যের প্রক্রিয়াগুলির জন্য পছন্দ করা হয়;ক্রমাগত চুল্লিগুলি প্রতি ইউনিট ভলিউমে উচ্চতর সঞ্চালন সরবরাহ করে এবং বড় ভলিউম একক পণ্য প্রক্রিয়াগুলির জন্য পছন্দসই.

কেন একটি পিএফআর একই ভলিউমের জন্য একটি সিএসটিআর এর চেয়ে বেশি রূপান্তর অর্জন করে?

একটি পিএফআর-এ, প্রতিক্রিয়া টিউব দৈর্ঘ্যের সাথে ঘটে, প্রবেশদ্বারে সর্বোচ্চ প্রতিক্রিয়াশীল ঘনত্ব এবং আউটলেট দিকে ঘনত্ব হ্রাস করে।গড় প্রতিক্রিয়া হার (পজিটিভ অর্ডার প্রতিক্রিয়াগুলির জন্য ঘনত্বের অনুপাতে) সিএসটিআর এর চেয়ে বেশি, যেখানে সমগ্র চুল্লিটি কম আউটপুট ঘনত্বে কাজ করে। এর অর্থ হল পিএফআর কম ভলিউমে একই রূপান্তর বা একই ভলিউমে উচ্চতর রূপান্তর অর্জন করে।প্রতিক্রিয়া আদেশ এবং লক্ষ্য রূপান্তর সঙ্গে সুবিধা বৃদ্ধি.

তাপমাত্রা এবং প্রতিক্রিয়া হার মধ্যে সম্পর্ক কি?

অ্যারেনীয়াস সমীকরণ (k = A × e ^ ((-Ea / RT)) দেখায় যে হার ধ্রুবক k তাপমাত্রার সাথে হারের সাথে বৃদ্ধি পায়। 80 কেজে / মোলের একটি সাধারণ সক্রিয়করণ শক্তির জন্য,২৫ ডিগ্রি সেলসিয়াসের আশেপাশে ১০ ডিগ্রি সেলসিয়াসের বৃদ্ধি প্রায় দ্বিগুণ প্রতিক্রিয়া হারএই সংবেদনশীলতা মানে তাপমাত্রা নিয়ন্ত্রণ অত্যন্ত গুরুত্বপূর্ণঃ একটি এক্সোথার্মিক চুল্লিতে 5 ডিগ্রি সেলসিয়াস হট পয়েন্ট একটি 30~50% স্থানীয় হার বৃদ্ধি হতে পারে,যদি তাপ অপসারণ অপর্যাপ্ত হয় তবে এটি পলাতক অবস্থার দিকে পরিচালিত করে.

কোন উপাদানগুলি নতুন প্রক্রিয়াটির জন্য চুল্লি প্রকারের পছন্দ নির্ধারণ করে?

মূল কারণগুলির মধ্যে রয়েছেঃ (1) প্রতিক্রিয়া গতিবিদ্যা ✓ দ্রুত প্রতিক্রিয়া অবিচ্ছিন্ন পছন্দ করে; ধীর প্রতিক্রিয়াগুলি ব্যবহারিক আবাসনের সময়গুলির জন্য ব্যাচের প্রয়োজন হতে পারে;(2) উৎপাদন পরিমাণ ঊর্ধ্বতন ভলিউম কর্মক্ষমতা জন্য অবিচ্ছিন্ন অনুকূল3) পণ্য মিশ্রণ √ মাল্টি-পণ্য সুবিধা নমনীয়তা জন্য লট পছন্দ; 4) ফেজ সিস্টেম √ গ্যাস-ফেজ প্রতিক্রিয়া সাধারণত টিউবুলার চুল্লি ব্যবহার; তরল-ফেজ stirred ট্যাংক ব্যবহার করতে পারেন;৫) তাপীয় প্রভাব ঊর্ধ্বতন তাপীয় বিক্রিয়াগুলির জন্য দক্ষ তাপ স্থানান্তর প্রয়োজন (মাইক্রো রিঅ্যাক্টর)(৬) নিরাপত্তাঃ বিপজ্জনক রাসায়নিকের জন্য ছোট ইনভেন্টরি সহ অবিচ্ছিন্ন প্রবাহ নিরাপদ।