ठोस-तरल प्रतिक्रिया का एक उदाहरण क्या है? औद्योगिक मामले और रिएक्टर प्रकार

ठोस-तरल प्रतिक्रिया का एक स्पष्ट उदाहरण ठोस धातु उत्प्रेरक का उपयोग करके तरल तेल का उत्प्रेरक हाइड्रोजनीकरण है: तेल (तरल) और हाइड्रोजन (गैस) एक निलंबित ठोस उत्प्रेरक (जैसे निकल या पैलेडियम) के संपर्क में आते हैं, और दोहरे बंधन संतृप्त हो जाते हैं। इस तीन-चरण प्रतिक्रिया में, ठोस एक उत्प्रेरक है, तरल अभिकारक है, और चरणों के बीच द्रव्यमान हस्तांतरण दर को नियंत्रित करता है। अन्य रोजमर्रा के उदाहरण अयस्क लीचिंग हैं, जहां एक तरल विलायक एक ठोस धातु को घोलता है, और अवक्षेपण, जहां एक ठोस उत्पाद तरल घोल से बनता है।

एक ठोस-तरल प्रतिक्रिया एक विषम प्रतिक्रिया है जिसमें कम से कम एक अभिकारक या उत्प्रेरक ठोस होता है और कम से कम एक तरल होता है। ठोस का उपभोग किया जा सकता है (अभिकारक), बरामद किया जा सकता है (उत्प्रेरक), या बनाया जा सकता है (उत्पाद)। चूंकि चरण मिश्रित नहीं होते हैं, प्रतिक्रिया दर अंतरफलक संपर्क, मिश्रण और सतह पर परिवहन पर निर्भर करती है।

ठोस उत्प्रेरक के रूप में:

ठोस का पुन: उपयोग किया जाता है और इसे निलंबित और सक्रिय रखा जाना चाहिए।

• ठोस अभिकारक के रूप में:ठोस का उपभोग किया जाता है और द्रव्यमान हस्तांतरण सतह को खिलाता है।
• ठोस उत्पाद के रूप में:ठोस तरल से क्रिस्टलीकृत या अवक्षेपित होता है।
• उदाहरण 1: उत्प्रेरक हाइड्रोजनीकरण (स्लरी)खाद्य तेल हाइड्रोजनीकरण या फाइन-केमिकल संश्लेषण में, तरल फीड को निलंबित ठोस उत्प्रेरक पर हाइड्रोजन गैस के संपर्क में लाया जाता है। एक उत्तेजित बर्तन उत्प्रेरक को निलंबित रखता है जबकि एक स्पार्जर गैस वितरित करता है; प्रतिक्रिया हल्के दबाव और तापमान पर चलती है।

रिएक्टर प्रकार:

टर्बाइन इम्पेलर के साथ स्लरी या ट्रिकल-बेड रिएक्टर।

• दर नियंत्रण:गैस से तरल और तरल से उत्प्रेरक सतह तक द्रव्यमान हस्तांतरण।
• परिणाम:खर्च किए गए उत्प्रेरक को फ़िल्टर किया जाता है और उत्पाद को स्पष्ट किया जाता है।
• उदाहरण 2: लीचिंग / निष्कर्षणहाइड्रोमेटलर्जिकल लीचिंग एक जलीय या कार्बनिक लीचिविएंट का उपयोग करके एक ठोस अयस्क से एक लक्ष्य धातु को घोलता है। ठोस अयस्क अभिकारक है; तरल घुलित प्रजातियों को दूर ले जाता है। यह तांबा, सोना और बैटरी-धातु की वसूली में व्यापक है।

रिएक्टर प्रकार:

उत्तेजित लीच टैंक या परकोलेशन कॉलम।

• दर नियंत्रण:अयस्क कण के माध्यम से प्रसार और सतह पर प्रतिक्रिया।
• परिणाम:गर्भवती शराब को विलायक निष्कर्षण या अवक्षेपण द्वारा संसाधित किया जाता है।
• उदाहरण 3: अवक्षेपण और क्रिस्टलीकरणजब दो तरल धाराएं एक अघुलनशील ठोस बनाती हैं, तो एक अवक्षेप या क्रिस्टल गिर जाता है। ठोस उत्पाद तरल में उत्पन्न होता है; रिएक्टर कण आकार और शुद्धता निर्धारित करने के लिए अतिसंतृप्ति और वृद्धि को नियंत्रित करता है।

रिएक्टर प्रकार:

नियंत्रित जोड़ के साथ निरंतर उत्तेजित टैंक या क्रिस्टलाइज़र।

• दर नियंत्रण:मिश्रण और अतिसंतृप्ति प्रोफ़ाइल, दबाव नहीं।
• परिणाम:कण आकार और आकारिकी रिएक्टर के अंदर निर्धारित की जाती है।
• ठोस-तरल ड्यूटी के लिए रिएक्टर प्रकारइंजीनियरिंग विचार

निलंबन:

ठोस सक्रिय क्षेत्र में रहें ताकि इम्पेलर की गति बस निलंबित गति से अधिक होनी चाहिए।

• द्रव्यमान हस्तांतरण:kLa और अंतरफलक क्षेत्र गैस-तरल-ठोस प्रणालियों में दर निर्धारित करते हैं।
• घर्षण:स्लरी दीवारों और सील को इरोड करती है; सामग्री का चुनाव स्लरी का अनुसरण करता है।
• पृथक्करण लागत:उत्प्रेरक या उत्पाद की वसूली रिएक्टर लागत से अधिक हो सकती है और इसे एक साथ डिजाइन किया जाना चाहिए।
• ठोस-तरल रिएक्टर चयनरिएक्टर

ठोस भूमिका

ठोस-तरल प्रतिक्रिया का सबसे सरल उदाहरण क्या है?

एक ठोस धातु उत्प्रेरक का उपयोग करके एक तरल का उत्प्रेरक हाइड्रोजनीकरण, जैसे निकल के साथ खाद्य तेल को हाइड्रोजनीकृत करना। तरल अभिकारक है, ठोस उत्प्रेरक है, और हाइड्रोजन गैस कई औद्योगिक संस्करणों में तीसरा चरण है।

क्या ठोस-तरल प्रतिक्रिया विषम प्रतिक्रिया के समान है?

यह विषम प्रतिक्रिया का एक प्रकार है। विषम का अर्थ है कि प्रतिक्रिया चरणों के बीच एक इंटरफ़ेस पर होती है; ठोस-तरल वह मामला है जहां वे चरण एक ठोस और एक तरल होते हैं, गैस-तरल या गैस-ठोस के विपरीत।

ठोस-तरल प्रतिक्रियाओं के लिए किस रिएक्टर का उपयोग किया जाता है?

यह ठोस की भूमिका पर निर्भर करता है। निलंबित उत्प्रेरक स्लरी या उत्तेजित रिएक्टरों का उपयोग करते हैं; स्थिर उत्प्रेरक ट्रिकल बेड का उपयोग करते हैं; ठोस उत्पाद क्रिस्टलाइज़र या अवक्षेपक का उपयोग करते हैं। चुनाव इस बात का अनुसरण करता है कि ठोस उत्प्रेरक, अभिकारक या उत्पाद है या नहीं।

ठोस-तरल प्रतिक्रियाओं में मिश्रण इतना महत्वपूर्ण क्यों है?

अपर्याप्त उत्तेजना के बिना ठोस बस जाते हैं और सक्रिय क्षेत्र छोड़ देते हैं, जिससे रूपांतरण कम हो जाता है। कणों को तरल और किसी भी गैस के संपर्क में रखने के लिए इम्पेलर को बस-निलंबित गति पर या उससे ऊपर चलना चाहिए।

स्लरी रिएक्टर में प्रतिक्रिया दर को कैसे नियंत्रित किया जाता है?

अक्सर द्रव्यमान हस्तांतरण द्वारा, रसायन विज्ञान द्वारा नहीं। गैस को तरल तक पहुंचना चाहिए, और तरल को उत्प्रेरक सतह तक पहुंचना चाहिए। यदि परिवहन धीमा है, तो अधिक उत्प्रेरक या उच्च तापमान जोड़ने से तब तक मदद नहीं मिलेगी जब तक कि मिश्रण और अंतरफलक क्षेत्र में सुधार न हो जाए।

लीचिंग और अवक्षेपण के बीच क्या अंतर है?

लीचिंग में ठोस अभिकारक तरल में घुल जाता है (अयस्क लीचिविएंट में); अवक्षेपण में जब दो धाराएं एक अघुलनशील उत्पाद बनाती हैं तो तरल से एक ठोस बनता है। एक ठोस का उपभोग करता है, दूसरा एक बनाता है।

क्या ठोस-तरल प्रतिक्रियाएं ऊष्माक्षेपी होती हैं?

कई होती हैं, जिनमें हाइड्रोजनीकरण और उदासीनीकरण शामिल हैं, इसलिए गर्मी हटाना सीमित कारक हो सकता है। जैकेट या कॉइल को केवल साफ तरल के लिए नहीं, बल्कि लोड किए गए स्लरी के लिए आकार दिया जाना चाहिए, क्योंकि चिपचिपाहट और ठोस गर्मी हस्तांतरण को बदलते हैं।