راکتور دسته کاملا مخلوط (CMBR) چیست؟

Aراکتور دسته کاملا مخلوط (CMBR)رآکتور دسته ای ایده آل یک مدل رآکتور شیمیایی است که در آن رآکتورها در یک ظرف بسته شارژ می شوند، به طور یکنواخت مخلوط می شوند، اجازه می دهند تا برای مدت مشخصی واکنش نشان دهند.و بعد از آن مرخص شد.

در مهندسی و شیمی، اصطلاح "کاملا مخلوط" یک ایده آل سازی است.غلظت و دمای واکنش دهنده ها در کل حجم مخزن یکسان باشد.هیچ گرادیانت فضایی وجود ندارد؛ ترکیب کاملاً بهزمان، نه در موقعیت داخل مخزن.

برای مدل سازی یک رآکتور دسته، مهندسان فرض می کنند "خلیط کامل". این بدان معنی است که زمان مورد نیاز برای مخلوط کردن واکنش دهنده ها در مقایسه با زمان مورد نیاز برای رخ دادن واکنش شیمیایی، ناچیز است.

در این حالت ایده آل:

• غلظت (C): C در هر نقطه ای از راکتور یکسان است

• درجه حرارت (T): انرژی حرارتی بلافاصله و به طور یکنواخت توزیع می شود، جلوگیری از "نقطه های داغ" محلی که می تواند حرکات واکنش را تغییر دهد.

• انتقال جرم: هیچ منطقه مقاومتی وجود ندارد؛ هر مولکول واکنش دهنده احتمال برخورد با دیگری را دارد.

چون یک راکتور دسته ای یکسیستم بسته(هر چه که در طول واکنش وارد یا خارج می شود) ، تعادل جرم به طور قابل توجهی ساده می شود. ما از معادله تعادل مول عمومی استفاده می کنیم:

اگر ما غلظت را به عنوان (فرض حجم ثابت) تعریف کنیم، معادله طراحی تبدیل می شود

تمایز بین یک CMBR و راکتورهای مستمر (مانند CSTR یا PFR) برای انتخاب فرآیند حیاتی است.

علیرغم افزایش بهره وری جریان مداوم، راکتور دسته کاملا مخلوط همچنان استاندارد صنعت برای کاربردهای خاص است:

1. انعطاف پذیری:یک راکتور واحد می تواند برای تولید چندین محصول مختلف (به عنوان مثال، انواع مختلف داروسازی یا پلیمرهای تخصصی) به سادگی با تمیز کردن ظرف بین دسته ها استفاده شود.

2. هزینه سرمایه کم:برای محصولات با حجم کم و ارزش بالا، هزینه نصب لوله های جریان مداوم پیچیده و آرایه های سنسور غیرمنطقی است.

3. زمان واکنش طولانی:اگر یک واکنش شیمیایی ساعت ها یا روزها طول بکشد، تلاش برای مجبور کردن آن از طریق یک لوله مستمر (PFR) نیاز به تجهیزات بسیار طولانی دارد.یک CMBR اجازه می دهد تا واکنش تا زمانی که تبدیل مورد نظر به دست آید..

س: آیا "خلیط کامل" واقعا امکان پذیر است؟

پاسخ: نه، مخلوط کردن کامل یک محدودیت نظری است. در عمل، تمام راکتورهای صنعتی گرادیانت های اندکی دارند. با این حال، برای اکثر محاسبات مهندسی شیمی،فرض بر یک CMBR (خلوط کامل) یک تقریب بسیار دقیق را فراهم می کند که طراحی مخلوط کننده و ظرف را ساده می کند..

سوال: بزرگترین چالش در کار با یک CMBR چیست؟

ج: زمان توقف بین دسته ها. از آنجا که راکتور باید تخلیه شود، تمیز شود و شارژ شود، زمان "غیر مولد" قابل توجه است.به همین دلیل است که تاسیسات اغلب دارای چندین راکتور دسته ای هستند که به طور موازی کار می کنند (سائیکل های مرحله ای) تا یک خروجی نیمه پیوسته را تضمین کنند.

س: چگونه زمان لازم برای واکنش را محاسبه کنم؟

پاسخ: شما معادله طراحی را یکپارچه می کنید: این به شما می گوید که دقیقاً چقدر باید واکنش دهنده ها را در ظرف نگه دارید تا به تبدیل هدف خود برسید.

برای کمک به من در تطبیق این توضیح به اهداف مهندسی خاص شما، آیا شما در حال مدل سازی حرکتی از یک فرآیند شیمیایی جدید،یا شما به دنبال بهینه سازی کارایی مخلوط کردن یک راکتور دسته موجود هستید?