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Princípios, Design e Aplicações Industriais
| MOQ: | 1 Conjunto |
| preço: | 10000 USD |
| Período de entrega: | 2 meses |
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| Capacidade de fornecimento: | 200 séries/dias |
Princípios de concepção de reatores agitado
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Princípios, Design e Aplicações Industriais
Respondendo à questão central:O que é um reator agitado e como é que ele consegue condições de reação uniformes no processamento industrial?Um reator agitado é um recipiente de pressão nominal equipado com um impulsor rotativo que agita continuamente a mistura de reação para manter a temperatura, concentração,e distribuição de fases em todo o lote ou processo contínuoAo introduzir energia mecânica através da hélice a velocidades tipicamente entre 50 e 500 rpm, o reator agitado garante que os reagentes sejam intimamente misturados, o calor seja rapidamente distribuído,e limitações de transferência de massa entre líquidos, as fases gasosas e sólidas são minimizadas, permitindo uma cinética de reação previsível e uma qualidade de produto consistente em escalas de unidades de laboratório de 1 litro a recipientes de produção de 50.000 litros.
1Princípios de funcionamento básicos dos reatores agitado
- Agitação por impulsionador:O impulsionador montado no eixo central, seja de fluxo axial (turbina de lâmina inclinada), de fluxo radial (turbina de disco Rushton),ou de distância próxima (ancração ou fita helicoidal) ◄ converte energia de rotação em movimento de fluido, criando circuitos de circulação que circulam todo o conteúdo do recipiente através da zona de imersão de alto corte dentro de um tempo de mistura alvo de 5 a 30 segundos.
- Integração de transferência de calor:As superfícies revestidas ou de bobinas internas fornecem áreas de transferência de calor dimensionadas para manter o equilíbrio energético; os coeficientes de transferência de calor globais típicos variam de 300 a 1,500 W/ ((m^2*K) em função do fluido da jaqueta, a intensidade de agitação e o material das paredes dos recipientes, garantindo condições isotérmicas mesmo para reacções exotérmicas com funções térmicas superiores a 50 kW/m3.
- Aumentar a transferência de massa:Para reacções gás-líquido, tais como hidrogenação ou fermentação, o impulsionador dispersa bolhas de gás na fase líquida, atingindo coeficientes volumétricos de transferência de massa (kLa) de 0,01 a 0,5 s^-1,que rege diretamente a taxa de reação e a produtividade do reator.
2Principais tipos de reatores agitado
- Reator de tanque de agitação contínua (CSTR):Funciona com alimentação contínua e retirada do produto, mantendo a concentração no estado de equilíbrio em toda a fase; a suposição bem misturada significa que a concentração de saída é igual à concentração interna,tornando os CSTRs ideais para reações que exigem condições uniformes, mas resultando em uma conversão por volume menor do que as configurações de fluxo do plugue.
- Reator de lote agitado:Carregado com todos os reagentes no início, processado por um tempo de reação definido e depois descarregado; oferece a máxima flexibilidade para instalações de múltiplos produtos e é dominante no setor farmacêutico,produtos químicos finos, e a fabricação de polímeros especiais, onde as mudanças de receita são frequentes.
- Reator de agitação semi-parcela (Fed-parcela):Um ou mais reagentes são introduzidos continuamente no recipiente de agitação, enquanto nenhum produto é retirado, permitindo controlar a taxa de reação, a geração de calor,e perfis de concentração particularmente críticos para polimerizações exotérmicas e reacções catalíticas selectivas em que devem ser mantidas proporções instantâneas de reagentes.
Tipo de reactor agitado Matriz de comparação
| Tipo de reator | Modo de funcionamento | Intervalo típico de volume | Parâmetro de conceção chave |
|---|---|---|---|
| CSTR (contínua) | Alimentação e descarga em estado estacionário | 50 L - 50 000 L | Tempo de residência (tau) = V / Q; conversão regida pelo número Damkohler |
| Reator de lote agitado | Carga por lotes -> reacção -> descarga | 1 L - 10 000 L | Tempo de reação t; conversão X = f ((k, C_A0, t) |
| Semi-lotação (Fed-Lota) | Alimentação controlada, sem descarga | 5 L - 20 000 L | Perfil da taxa de alimentação F ((t); capacidade de remoção de calor Q_calor |
Perguntas Frequentes (FAQ)
P: Qual é a principal função de um reator agitado?
R: Um reator agitado utiliza um impulsionador rotativo para manter a temperatura, concentração e distribuição de fase uniformes em toda a mistura de reação, garantindo uma cinética previsível,transferência de calor eficiente, e qualidade do produto consistente em todas as operações de lote ou contínua.
P: Como o tipo de impulsionador afeta o desempenho do reator agitado?
A: Os rotores de fluxo axial (turbinas de lâmina inclinada) geram uma circulação eficiente de cima para baixo ideal para mistura e suspensão sólida.enquanto os rotores de fluxo radial (turbinas Rushton) produzem alto cisalhamento e dispersão de gás adequados para transferência de massa gás-líquidoA selecção do impulsor errado pode aumentar o tempo de mistura em 3 a 5 vezes e reduzir a conversão.
P: Que considerações de segurança se aplicam ao projeto de reatores agitado?
A: Os reatores mexidos devem cumprir a secção VIII da norma ASME relativa à integridade dos recipientes sob pressão, incluindo o dimensionamento do disco de ruptura ou da válvula de alívio, de acordo com a API 520/521, para a ventilação de emergência,e incorporar seleção mecânica de vedação de acordo com a API 682 para evitar emissões fugitivas de fluidos tóxicos ou inflamáveis de processo.
P: Como é gerida a remoção de calor em reações exotérmicas agitado?
A: O calor é removido através da circulação da jaqueta, bobinas internas ou circuitos externos de bomba de ciclo;a área de transferência de calor e a intensidade de agitação são dimensionadas de modo que o coeficiente global de transferência de calor (U) multiplicado pela área disponível exceda a taxa máxima de geração de calor;, mantendo temperaturas de funcionamento seguras.
