রিঅ্যাক্টরের উদ্দেশ্য কী? কার্যাবলী, প্রকারভেদ ও শিল্পক্ষেত্রে ভূমিকা

রিঅ্যাক্টরের উদ্দেশ্য কী?

মূল প্রশ্নের উত্তর:একটি চুল্লি এর উদ্দেশ্য কি?একটি চুল্লির উদ্দেশ্য হল একটি পছন্দসই রাসায়নিক বা জৈবিক রূপান্তরকে শিল্প স্কেলে, নিরাপদে, পুনরাবৃত্তি এবং অর্থনৈতিকভাবে ঘটানো। এটি চারটি লক্ষ্যের মাধ্যমে এটি অর্জন করেঃসংজ্ঞায়িত চাপ এবং তাপমাত্রার মধ্যে প্রতিক্রিয়া ধারণরিয়াক্টরগুলি -৮০ থেকে ১,০০০ ডিগ্রি সেলসিয়াসে কাজ করে;পূর্ণ ভ্যাকুয়াম থেকে ৩৫ এমপিএ পর্যন্ত, এবং এক সেকেন্ড থেকে 24 ঘন্টা পর্যন্ত থাকার সময় 60-99.9% রূপান্তর লক্ষ্যমাত্রা এবং 80-99.5% নির্বাচনী সঙ্গে।

1প্রতিটি চুল্লির পেছনের চারটি উদ্দেশ্য

প্রতিটি লক্ষ্য নির্দিষ্ট হার্ডওয়্যারে এবং নির্দিষ্ট উপায়ে রূপান্তরিত হয় যেখানে চুল্লি ব্যর্থ হতে পারে। চারটি লক্ষ্য, চারটি নকশা প্রতিক্রিয়াঃ

• কন্টেনমেন্টঃরিঅ্যাক্টরকে অবশ্যই তার সামগ্রীকে স্বাভাবিক অপারেশন এবং বিশ্বাসযোগ্য বিঘ্নের পুরো পরিসীমা জুড়ে ধরে রাখতে হবে। এর অর্থ একটি স্বীকৃত কোড অনুসারে চাপের সীমানা।রসায়ন এবং তাপমাত্রার জন্য নির্বাচিত উপাদান, বিপদের সাথে সামঞ্জস্যপূর্ণ সিলিং এবং ডিআইইআরএস পদ্ধতি ব্যবহার করে সবচেয়ে খারাপ বিশ্বাসযোগ্য পলাতক জন্য আকারযুক্ত জরুরী ত্রাণ পথ।,অগ্ন্যুত্পাদনশীল বা প্রতিক্রিয়াশীল উপাদানগুলিকে ইনটার্টিং, গ্যাস সনাক্তকরণ এবং বায়ুচলাচল দ্বারা।এজন্যই প্রতিরোধই একমাত্র লক্ষ্য, যেটা কখনোই খরচ থেকে বাদ দেওয়া হয় না।.
• যোগাযোগ এবং মিশ্রণঃঅণুগুলি কেবলমাত্র যখন তারা মিলিত হয় তখনই প্রতিক্রিয়া জানাতে পারে। মিশ্রিত তরলগুলির জন্য, মিশ্রণটি অশান্ত ঘূর্ণি সৃষ্টি করে যা আণবিক স্কেলে প্রজাতিগুলিকে একত্রিত করে;গ্যাস-তরল সিস্টেমের জন্য যেমন হাইড্রোজেনেশন বা অক্সিডেশন, রিঅ্যাক্টরকে 30-250 h-1 এর kLa হিসাবে প্রকাশিত ইন্টারফেস এলাকা তৈরি এবং বজায় রাখতে হবে; কঠিন অনুঘটকগুলির জন্য এটি কণাগুলি স্থির রাখতে হবে এবং বিছানায় তরল প্রবাহিত করতে হবে;এবং viscous সিস্টেমের জন্য এটি শারীরিকভাবে উপাদান স্থানান্তরিত করতে হবে কারণ অশান্তি অসম্ভব. অপর্যাপ্ত যোগাযোগ কম রূপান্তর, হট স্পট, এবং অসামঞ্জস্যপূর্ণ পণ্য মান হিসাবে প্রদর্শিত হয়,এবং এটি সাধারণত পরীক্ষাগার এবং উদ্ভিদ ফলাফল একই তাপমাত্রা এবং সময় তুলনা করে নির্ণয় করা হয়.
• তাপ ব্যবস্থাপনাঃপ্রতিক্রিয়া এন্থালপি তাপ স্থানান্তর দ্বারা মিলিত করা আবশ্যক, অথবা তাপমাত্রা রসায়ন এটি প্রয়োজন যেখানে থাকতে হবে না।এক্সোথার্মিক প্রতিক্রিয়াগুলি 50-300 কেজে / মোল মুক্তি দেয় এবং তাপ উত্পাদন হারের সাথে অপসারণ না করা হলে এটি পালিয়ে যাবে, যেহেতু প্রতিক্রিয়া হার প্রায় প্রতি 10 ডিগ্রি সেলসিয়াসে দ্বিগুণ হয়। স্টিম রিফর্মিংয়ের মতো এন্ডোথার্মিক প্রতিক্রিয়াগুলির জন্য অবিচ্ছিন্ন তাপ ইনপুট প্রয়োজন,এবং অপর্যাপ্ত তাপমাত্রা তাপমাত্রা বৃদ্ধি পরিবর্তে রূপান্তর পতনশীল হিসাবে প্রদর্শিতডিজাইন প্রতিক্রিয়া হল তাপ স্থানান্তর এলাকা, Q = U·A·LMTD হিসাবে প্রকাশিত, একটি নিয়ন্ত্রণ কৌশল এবং, exothermic সিস্টেমের জন্য, শীতল, খাওয়ানো বন্ধ, quenching,এবং ত্রাণ.
• সময় এবং বাসস্থান সময়ঃপ্রতিক্রিয়া প্রসারণ তাপমাত্রায় সময়ের ফাংশন, তাই চুল্লিটি ডিজাইন করা সময়কালের জন্য উপাদান ধরে রাখতে হবে এবং আদর্শভাবে, প্রতিটি অণুকে একই সময়কাল দিতে হবে।একটি প্লাগ প্রবাহ চুল্লি সব অণু প্রায় একই বাসস্থান সময় অভিজ্ঞতা, যা একক ভলিউম ইউনিট প্রতি রূপান্তর সর্বাধিক এবং একটি ধারাবাহিক প্রতিক্রিয়া একটি মধ্যবর্তী দিকে নির্বাচনীতা সর্বাধিক করে তোলে। একটি একক stirred ট্যাংক বাসস্থান সময় বন্টন ব্যাপক,যা কখনো কখনো কাম্য।, যেমন পলিমারাইজেশনে যেখানে অভিন্ন রচনা আণবিক ওজন বিতরণ নিয়ন্ত্রণ করে, তবে প্রায়শই ফলন ব্যয় করে। মেট্রিক হল স্পেস-টাইম ফলন, সাধারণত 10-1,000 কেজি / এম 3 · ঘন্টা,এবং এটিই অবশেষে জাহাজের আকার এবং মূলধন খরচ নির্ধারণ করে.

2কিভাবে উদ্দেশ্য রিঅ্যাক্টর ডিজাইন গঠন করে

যেহেতু উদ্দেশ্যটি ধ্রুবক, তাই চুল্লিগুলির মধ্যে পার্থক্যগুলি সম্পূর্ণরূপে একটি নির্দিষ্ট রাসায়নিকের জন্য কোন লক্ষ্যটি পূরণ করা সবচেয়ে কঠিন তা সম্পর্কে। চারটি নিদর্শন বেশিরভাগ বৈচিত্র্য ব্যাখ্যা করেঃ

• যখন তাপ অপসারণের প্রভাব বেশি থাকে:নাইট্রেশন, পলিমারাইজেশন এবং অক্সিডেশনের মতো দ্রুত এক্সোথার্মিক প্রতিক্রিয়াগুলি ভলিউমের পরিবর্তে তাপ স্থানান্তরের দিকে ডিজাইন করা একটি চুল্লি তৈরি করেঃ উচ্চ পৃষ্ঠ-ভলিউম অনুপাত,একটি অর্ধ-পাইপ বা ডিম্পল জ্যাকেট প্লাস অভ্যন্তরীণ coils বা একটি বহিরাগত সার্কুলেশন লুপ, এবং প্রায়শই অবিচ্ছিন্ন অপারেশন যাতে তাপ একটি শীর্ষে পরিবর্তে ধারাবাহিকভাবে অপসারণ করা হয়। এই কারণেই 1000-10,000 মি 2 / মি 3 এর পৃষ্ঠতল-ভলিউম অনুপাতের সাথে অবিচ্ছিন্ন প্রবাহের চুল্লিগুলি,একটি প্যাচ জাহাজের জন্য ৫-৫০, নিরাপদভাবে রসায়ন চালাতে পারে যা একটি আলোড়িত ট্যাঙ্কে অনিরাপদ হবে, এবং কেন তারা ক্রমবর্ধমান বিপজ্জনক প্রতিক্রিয়া জন্য নির্দিষ্ট করা হয়।
• যখন নির্বাচনীতা আধিপত্য বিস্তার করে:যেখানে একটি পছন্দসই মধ্যবর্তী B A এবং C এর মধ্যে অবস্থিত, সেখানে রিঅ্যাক্টরটি বেছে নেওয়া হয় যাতে বাসস্থানের সময় এবং মিশ্রণটি সঠিকভাবে নিয়ন্ত্রণ করা যায়।একটি সংকীর্ণ বাসস্থান সময় বন্টন সঙ্গে একটি প্লাগ প্রবাহ চুল্লি বা একটি মাইক্রো চুল্লি B maximizesএকইভাবে, যেখানে দুটি প্রতিক্রিয়াশীল দ্রুত এবং ধীর পথ প্রতিদ্বন্দ্বিতা করে প্রতিক্রিয়া করতে পারে,রিঅ্যাক্টরটি নিয়ন্ত্রিত যোগ এবং মাইক্রোমিক্সিংয়ের জন্য ডিজাইন করা হয়েছে, সীমাবদ্ধ রিএজেন্টকে উচ্চ-শিয়ার জোনে ফিড করে যাতে এটি স্থানীয় ঘনত্ব তৈরি করতে পারে তার আগে এটি গ্রাস করা হয়। এখানে চুল্লিটি একটি পাত্রে যতটা একটি নির্বাচনী যন্ত্র।
• যখন প্রতিরোধ এবং বন্ধ্যাত্বের প্রভাব বেশি থাকে:ফার্মাসিউটিক্যাল, বায়োটেক, এবং খাদ্য অ্যাপ্লিকেশনগুলিতে, চুল্লিটির সবচেয়ে কঠিন কাজটি সেখানে থাকা উচিত নয় এমন সবকিছুকে বাদ দেওয়া।রা 0 এ ইলেক্ট্রোলিশ পৃষ্ঠ.4 μm বা তার নিচে, মৃত পা L/D এর 2 এর নিচে, 121 °C এ Fo এর উপরে 15 এবং ডায়াফ্রাগম ভালভের সাথে স্থানে বাষ্প। বায়োকন্টেনমেন্টে যুক্তিটি বিপরীত হয় তবে নীতিটি একইঃরিঅ্যাক্টরটি অবশ্যই জীবকে ভিতরে রাখতে হবে, সিলড ট্রান্সফার, এইচইপিএ ফিল্টারিং, এবং ভ্যালিডেড ইনঅ্যাক্টিভেশন ব্যবহার করে।
• যখন উৎপাদনের খরচ বেশি হয়:পণ্য রাসায়নিকের জন্য, চুল্লিটির উদ্দেশ্য প্রতি টন খরচ হিসাবে প্রকাশ করা হয়, তাই নকশা স্থান-সময় ফলন, শক্তি সংহতকরণ, অনুঘটক জীবন, এবং স্ট্রিম সময় অপ্টিমাইজ করে। অবিচ্ছিন্ন অপারেশন,ফিড এবং প্রোডাক্টের মধ্যে তাপ একীকরণ, উচ্চ চাপ অপারেশন ভারসাম্য স্থানান্তর, এবং বন্ধ মধ্যে বছর দীর্ঘ প্রচারণা সব যে থেকে অনুসরণ।একটি শোধনাগারে একটি তরল অনুঘটক ক্র্যাকার এবং একটি 200 লিটার গ্লাস আচ্ছাদিত ব্যাচ চুল্লি একই উদ্দেশ্য আছে, কিন্তু এই অক্ষগুলির প্রতিটিতে বিপরীত অবস্থান, এবং প্রতিটি তার প্রসঙ্গে সঠিক।

রিঅ্যাক্টর লক্ষ্য, ডিজাইন প্রতিক্রিয়া এবং ব্যর্থতা মোড

প্রায়শই জিজ্ঞাসিত প্রশ্নাবলী (FAQ)

প্রশ্ন: রিঅ্যাক্টর ও চাপযুক্ত পাত্রে পার্থক্য কী?

উত্তরঃ প্রতিটি চুল্লি একটি চাপযুক্ত পাত্রে থাকে, কিন্তু প্রতিটি চাপযুক্ত পাত্রে চুল্লি থাকে না। চাপযুক্ত পাত্রে এমন একটি পাত্রে থাকে যা বায়ুমণ্ডলীয় চাপের চেয়ে ভিন্ন চাপে তরল ধারণ করতে ডিজাইন করা হয়ঃ একটি সঞ্চয়স্থান ট্যাঙ্ক,বিভাজক, একটি তাপ এক্সচেঞ্জার শেল, বা একটি বায়ু রিসিভার। একটি চুল্লি একটি চাপ ধারক যার উদ্দেশ্য একটি রাসায়নিক বা জৈবিক রূপান্তর ঘটতে অন্তর্ভুক্ত যা মিশ্রণের জন্য প্রয়োজনীয়তা যোগ করে,তাপ স্থানান্তর, বাসস্থানের সময় নিয়ন্ত্রণ, এবং প্রতিক্রিয়া নিরাপত্তা যা একটি স্টোরেজ জাহাজ নেই। কোড পদ উভয় ASME VIII বিভাগ 1 বা সমতুল্য নির্মিত হয়,কিন্তু একটি চুল্লি অতিরিক্ত agitation প্রয়োজন, একটি তাপ স্থানান্তর পৃষ্ঠ, প্রতিক্রিয়া অনুসরণ করার জন্য যন্ত্রপাতি, এবং একটি সহজ আগুনের ক্ষেত্রে পরিবর্তে একটি পলাতক দৃশ্যের উপর ভিত্তি করে ত্রাণ আকার।

প্রশ্ন: কেন আরও বেশি উৎপাদন করার জন্য কেবল চুল্লিগুলোকে বড় করা যায় না?

উত্তরঃ কারণ দুটি মূল বৈশিষ্ট্য অনুকূলভাবে স্কেল হয় না। পৃষ্ঠ-ভলিউম অনুপাত প্রায় রৈখিক মাত্রার বিপরীত হিসাবে পড়ে, তাই একটি পাত্রে 1,000 গুণ বড় প্রতি ইউনিট ভলিউম তাপ স্থানান্তর এলাকা মাত্র প্রায় এক শতভাগ, যা তাপ অপসারণকে ক্রমবর্ধমানভাবে কঠিন করে তোলে এবং তাই পরীক্ষাগার স্কেলে কাজ করে এমন অনেক এক্সোথার্মিক প্রতিক্রিয়া উদ্ভিদ স্কেলে বিপজ্জনক। মিশ্রণের সময়ও বৃদ্ধি পায়,তাই ঘনত্ব এবং তাপমাত্রা গ্র্যাডিয়েন্ট একটি ছোট পাত্রে তুচ্ছ যে উল্লেখযোগ্য হয়ে ওঠে, স্থানীয় অতিরিক্ত ঘনত্ব বা হট স্পট তৈরি করে যা নির্বাচনীতা পরিবর্তন করে। এই কারণগুলি স্কেল-আপ নিজেই একটি শৃঙ্খলা, এবং কেন অবিচ্ছিন্ন প্রবাহ চুল্লিগুলি পরিবর্তে সংখ্যা ব্যবহার করে।

প্রশ্ন: একটি চুল্লিতে রূপান্তর, ফলন এবং নির্বাচনীতা বলতে কী বোঝায়?

উত্তরঃ তিনটি পৃথক পরিমাপ যা প্রায়শই বিভ্রান্ত হয়। রূপান্তর হ'ল সীমাবদ্ধ প্রতিক্রিয়াশীল উপাদানটির ভগ্নাংশ যা প্রতিক্রিয়া করেছে, সাধারণত শিল্প অনুশীলনে 60-99.9%।ফলন হল প্রকৃতপক্ষে প্রাপ্ত কাঙ্ক্ষিত পণ্যের পরিমাণ, সাধারণত ফিড থেকে তত্ত্বগত সর্বোচ্চ শতাংশ হিসাবে প্রকাশ করা হয়। নির্বাচনীতা হল প্রতিক্রিয়াশীল উপাদানগুলির ভগ্নাংশ যা উপ-পণ্যের পরিবর্তে পছন্দসই পণ্যটিতে গিয়েছিল।একটি চুল্লি উচ্চ রূপান্তর এবং কম ফলন প্রদর্শন করতে পারে যদি উপাদান অধিকাংশ একটি অবাঞ্ছিত উপ-পণ্য গিয়েছিলাম, যার কারণে নির্বাচকতা সাধারণত সবচেয়ে গুরুত্বপূর্ণ অর্থনৈতিক পরিমাপ।তারা রূপান্তর চেয়ে অনেক বেশি নির্বাচনী প্রভাবিত.

প্রশ্ন: চুল্লি পরিচালনার ক্ষেত্রে সবচেয়ে গুরুত্বপূর্ণ নিরাপত্তা বিষয় কী?

উত্তরঃ নির্দিষ্ট প্রতিক্রিয়ার তাপীয় আচরণ বোঝা এবং তাপ অপসারণ সর্বদা তাপ উত্পাদন অতিক্রম করে তা নিশ্চিত করা। সর্বাধিক গুরুতর চুল্লি দুর্ঘটনা একটি পালিয়ে জড়িতঃতাপ উত্পাদন অপসারণ অতিক্রম করে, তাপমাত্রা বৃদ্ধি পায়, হার এক্সপেনশিয়ালভাবে ত্বরান্বিত হয়, এবং চাপ জাহাজের রেটিং ছাড়িয়ে বৃদ্ধি পায়। প্রতিরোধের প্রতিক্রিয়া তাপ, adiabatic তাপমাত্রা বৃদ্ধি,এবং adiabatic অবস্থার অধীনে সর্বোচ্চ হার সময়, সমস্ত প্রতিক্রিয়া calorimetry দ্বারা পরিমাপ করা হয়, পরিবর্তে অনুমান. mitigation স্বতন্ত্র স্তর প্রয়োজনঃ পর্যাপ্ত শীতল ক্ষমতা, উচ্চ তাপমাত্রায় খাওয়ানো বন্ধ বা আলোড়ন হ্রাস,একটি ডাম্পিং বা ডাম্পিং সিস্টেম, এবং ডিআইইআরএস পদ্ধতির মাধ্যমে সিস্টেমের প্রকৃত ভেন্টিলেশন আচরণের জন্য জরুরী ত্রাণের আকার।