یک راکتور برج چیست؟

Aراکتور برج(که اغلب به عنوان یک راکتور ستون نامیده می شود) یک ظرف فشار عمودی با نسبت ابعاد بالا است که به طور خاص برای تسهیل واکنش های شیمیایی مداوم، عمدتا بین گاز ها و مایعات طراحی شده است.یا فاز مایع غیرقابل مخلوط شدنبرخلاف مخازن ذخیره سازی افقی یا مربع استاندارد، یک راکتور برج دارای یک طول تا قطر ($L/D$) نسبت به طور معمول بیش از 5: 1 و اغلب به 20: 1 یا بیشتر می رسد.

این جهت گیری عمودی متمایز از گرانش و شناور بودن استفاده می کند تا حداکثرزمان اقامت(مدت زمانی که یک واکنش دهنده در داخل ظرف می گذرد) و بهینه سازی انتقال جرم گاز مایع بدون تکیه کامل بر تحریک مکانیکی.چون اين ساختمون ها تحت فشار داخلي قابل توجه عمل مي کنند، گرادیانت های حرارتی و بار های بادی یا لرزه ای، آنها باید به عنوان ظروف فشار صنعتی سازگار با کد طراحی، تولید و گواهینامه شوند.

در قلب عملکرد یک راکتور برج طراحی داخلی آن است که ارتباط صمیمی بین فاز های مختلف را تضمین می کند.

• مرحله مایعاز بالا تغذیه می شود و به دلیل گرانش به سمت پایین جریان دارد.

• مرحله گازدر پایین از طریق یک اسپارگر (یک لوله یا نوزل سوراخ شده که حباب های گاز کوچک ایجاد می کند) تزریق می شود و به دلیل شناور بودن به سمت بالا بالا می رود.

وقتی که حباب ها از طریق ستون مایع پایین می آیند، یک واکنش مستمر رخ می دهد.یا مواد بسیار قابل احتراق در دمای بالا، کل پوسته بیرونی تحت محدودیت های فشار سخت کار می کند.ضخامت پوسته باید به دقت محاسبه شود تا مقاومت کند در برابر هر دو فشار داخلی فرآیند و بار فشرده سازی عظیم که بر بخش های پایین ستون عمودی عمل می کند.

همه راکتورهای برج به طور یکسان انتقال جرم را به دست نمی آورند. سازندگان آنها را بر اساس پیکربندی داخلی خود طبقه بندی می کنند:

ساده ترین نوع که در آن ظرف شامل قطعات متحرک داخلی یا بسته بندی نیست. گاز به طور مستقیم به ستون مایع می رسد. این موارد به دلیل نگهداری کم آنها بسیار مورد علاقه هستند.نرخ انتقال گرما عالی، و ساخت مقرون به صرفه، اگرچه می توانند از مخلوط مجدد مایع رنج ببرند.

فضای داخلی با بسته بندی تصادفی (به عنوان مثال، حلقه های Raschig، حلقه های Pall) یا ورق های فلزی موج دار ساختاری پر شده است.این بسته بندی باعث می شود که سطح مایع به صورت یک فیلم نازک گسترش یابد، به طور چشمگیری افزایش منطقه تماس برای گاز در حال جریان بالا.

مجهز به مرحله های افقی یا صفحات (سایت سینی، سیت های کف حباب) در امتداد ارتفاع ستون است. مایع از طریق سینی ها جریان می یابد در حالی که گاز از طریق سوراخ های صفحات حباب می شود.ایجاد تفاوت، مناطق واکنش مرحله ای.

از آنجا که یک راکتور برج به عنوان یک ظرف فشار سنگین طبقه بندی می شود، جریان کار مهندسی آن به شدت با معیارهای نظارتی محدود می شود. سازندگان نمی توانند آنها را مانند واحدهای ذخیره سازی استاندارد در نظر بگیرند.

• بخش هشتم ASME (بخش 1 و 2):چارچوب نهایی جهانی که بر حاشیه طراحی، فشارهای مجاز و قوانین آزمایش غیر مخرب (NDT) برای پوسته راکتور و سر های نیمه کره ای / بیضوی اعمال می شود.

• PED 2014/68/EU:انطباق اجباری اگر راکتور برج برای کار در منطقه اقتصادی اروپا طراحی شده باشد.

• GB/T 150:استانداردی که طراحی و ساخت ظروف تحت فشار در چین و پروژه های بین المللی مرتبط را تنظیم می کند.

انتخاب مواد پوسته و پوشش به شدت به خوردگی واکنش دهنده ها بستگی دارد:

• فولاد های ضد زنگ آستنیتیک (SS304، SS316L):استاندارد صنعت برای کاربردهای کلی شیمیایی، پتروشیمی و بهداشتی دارویی.

• آلیاژ های عجیب و غریب (Hastelloy، Titanium):در هنگام پردازش ترکیبات بسیار اسیدی یا هالوجنی که فولاد های سنتی دچار سوراخ شدن سریع یا ترک خوردگی استرس می شوند، استفاده می شود.

• شیشه ای که به فولاد فیوز شده است (GFS) / پوشش شیشه ای:در رآکتورهای بیولوژیکی با فشار پایین تر و یا فرآیندهای شیمیایی خشن استفاده می شود. این ترکیب قدرت ساختاری عظیم یک پوسته خارجی فولاد کربن با یکسطح شیشه ای داخلی که از تجزیه خوردگی جلوگیری می کند.

س: چرا یک راکتور برج عمودی را به جای یک راکتور مخلوط کن افقی انتخاب می کنیم؟

A: راکتورهای برج به دلیل اثر عمودی خود فضای گسترده ای را در کارخانه ذخیره می کنند. مهمتر از همه، آنها منطقه تماس گاز-سیال برتر را ارائه می دهند و نیاز به شاخه های میکانیکی تحریک کننده را از بین می برند,که یک نقطه شکست مشترک برای مهر و موم های شاخه با فشار بالا را از بین می برد.

س: مهندسان چگونه مانع سقوط یک راکتور برج تحت فشار محیط می شوند؟

ج: به خاطر ارتفاع خود، راکتورهای برج بسیار در برابر نیروی باد و فعالیت لرزه ای آسیب پذیر هستند. Engineers use Finite Element Analysis (FEA) to design a reinforced lower "skirt"—a cylindrical support welded to the bottom head that secures the vessel safely to a heavy concrete foundation using massive anchor bolts.

سوال: برای این ستون ها چه نوع آزمایش NDT (بررسی غیر مخرب) مورد نیاز است؟

ج: به دلیل خطر بالا در ارتباط با نقص های مرزهای فشار، تولید کنندگان باید آزمایش رادیوگرافیک (RT) 100٪ را بر روی تمام جوش های طولی و دایره ای انجام دهند.با تست های هیدروستاتیک در 1.3 برابر حداکثر فشار کاری مجاز (MAWP)

آیا شما در حال حاضر در حال توسعه یک ورق مشخصات فنی برای یک پروژه ستون فرآیند آینده و یا شما نیاز به کمک هماهنگی تورن خود را طراحی راکتور با ASME بخش VIII الزامات?