रासायनिक रिएक्टर विश्लेषण और डिजाइन बुनियादी बातें

रासायनिक रिएक्टर डिजाइन एक ऐसा वातावरण बनाने का अनुशासन है जहां एक रासायनिक प्रतिक्रिया इष्टतम दक्षता, सुरक्षा और चयनशीलता के साथ होती है।यह विश्लेषण तीन आधारभूत स्तंभों पर आधारित है।: प्रतिक्रिया गति विज्ञान (रासायनिक परिवर्तन की दर), परिवहन घटना (गर्मी और द्रव्यमान की गति) और यांत्रिक डिजाइन (जहाज की संरचनात्मक अखंडता) ।सफल डिजाइन विशिष्ट सीमा स्थितियों के तहत सामान्य मोल संतुलन समीकरण को हल करके सैद्धांतिक प्रयोगशाला पैमाने पर गतिशीलता को मजबूत औद्योगिक पैमाने पर आउटपुट में बदल देता है.

रिएक्टर विश्लेषण की आधारशिला सामान्य मोल संतुलन है, जो एक नियंत्रण मात्रा V के भीतर प्रजाति A के संचय के लिए जिम्मेदार है।

एक औद्योगिक रिएक्टर को डिजाइन करने के लिए तीन अलग-अलग विषयों को संतुलित करने की आवश्यकता होती है। इनमें से किसी भी विषय को संबोधित करने में विफलता के परिणामस्वरूप उप-उत्तम उपज या संरचनात्मक विफलता होती है।

गति विज्ञान उस दर का वर्णन करता है जिस पर अभिकर्मकों को उत्पादों में परिवर्तित किया जाता है।

• तापमान निर्भरताः अक्सर अर्रेनियस नियम द्वारा वर्णित। छोटे तापमान उतार-चढ़ाव से भगोड़ा प्रतिक्रिया या खराब उपज हो सकती है।

• एकाग्रता प्रभावः दर नियम आवश्यक मात्रा (V) निर्धारित करता है।

एक बार रसायन की परिभाषा हो जाने के बाद, भौतिक वातावरण को इसका समर्थन करना चाहिए:

• द्रव्यमान हस्तांतरणः यह सुनिश्चित करना कि प्रतिक्रियाशील पदार्थ सक्रिय स्थलों (उत्प्रेरक) तक पहुंचें या थोक द्रव में मिश्रित हों।

• गर्मी हस्तांतरण: प्रतिक्रिया के एंथलपी को प्रबंधित करना। थर्मल भागने से रोकने के लिए एक्सोथर्मिक प्रतिक्रियाओं के लिए उच्च दक्षता वाले शीतलन जैकेट या कॉइल की आवश्यकता होती है।

रिएक्टर एक दबाव पोत है। इसे वैश्विक मानकों (ASME धारा VIII, PED, GB/T 150) के अनुसार डिजाइन किया जाना चाहिए ताकिः

• आंतरिक दबाव और बाहरी तनाव का सामना करना पड़ता है।

• रासायनिक संक्षारण का प्रतिरोध (सामग्री चयन) ।

• सफाई और रखरखाव (बाफल्स, हलचल करने वाले और प्रवेश मार्ग) को आसान बनाना।

औद्योगिक रिएक्टर डिजाइन प्रयोगशाला प्रयोग से संयंत्र पैमाने पर निर्माण के लिए स्थानांतरित करने के लिए एक मानकीकृत पुनरावर्ती प्रक्रिया का पालन करता है।

रिएक्टर के प्रदर्शन का विश्लेषण करते समय इंजीनियर इन तीन संकेतकों पर ध्यान केंद्रित करते हैंः

1. रूपांतरण (X): सीमित करने वाले अभिकर्मक का वह अंश जो उत्पाद में परिवर्तित हो गया है।

2. चयनात्मकता (S): निर्मित वांछित उत्पाद का अवांछित उप-उत्पाद से अनुपात।

3. उपज (Y): वांछित उत्पाद के मोल प्रति प्रतिक्रियाशील पदार्थ के मोल द्वारा उत्पादित।

प्रश्न: रिएक्टर विश्लेषण में "मिश्रण" इतना महत्वपूर्ण क्यों है?

उत्तर: निरंतर रिएक्टरों (सीएसटीआर) में, मिश्रण यह सुनिश्चित करता है कि प्रतिक्रिया आउटपुट एकाग्रता पर होती है, जो कि सबसे कम संभव एकाग्रता है। यदि मिश्रण खराब है, तो "मृत क्षेत्र" होते हैं,उत्पाद की असमान गुणवत्ता और अप्रत्याशित निवास समय की ओर जाता है.

प्रश्न: डैमकोहलर संख्या (डा) का प्रयोग कब किया जाता है?

A: डैमकोहलर संख्या प्रतिक्रिया दर और परिवहन दर (संवहन) के अनुपात का प्रतिनिधित्व करती है।इसका उपयोग यह निर्धारित करने के लिए किया जाता है कि क्या रिएक्टर प्रतिक्रिया-सीमित (कम Da) या परिवहन-सीमित (उच्च Da) हैयदि दा > 1 है, तो रिएक्टर डिजाइन को केवल मात्रा के बजाय द्रव्यमान हस्तांतरण दक्षता पर ध्यान केंद्रित करना चाहिए।

प्रश्न: केंद्र इनामेल का निर्माण अनुभव रिएक्टर डिजाइन से कैसे संबंधित है?

उत्तर: जबकि रासायनिक अभियांत्रिकी गतिशीलता पर केंद्रित है, उस डिजाइन की औद्योगिक प्राप्ति के लिए विशेषज्ञ दबाव पोत निर्माण की आवश्यकता होती है।निर्माताओं को एक भौतिक कंटेनर में गणितीय रिएक्टर मात्रा (V) का अनुवाद करना चाहिए जो नोजल प्लेसमेंट के लिए जिम्मेदार हैएएसएमई यू-स्टैम्प अनुपालन को बनाए रखते हुए, जंग प्रतिरोधी आवरण।

क्या आप वर्तमान में एक प्रतिक्रिया प्रक्रिया विकसित कर रहे हैं जिसके लिए एक बेंच-टॉप मॉडल से औद्योगिक आकार के पोत तक स्केलिंग की आवश्यकता होती है,या आप एक मौजूदा रिएक्टर लूप के थर्मल नियंत्रण का अनुकूलन करने के लिए देख रहे हैं?