Разница между реакторами с массовым, смешанным потоком и реакторами с плагиновым потоком

В химической инженерии выбор правильного реактора является наиболее важным решением в процессе проектирования.и общей экономики.

Хотя существуют десятки специализированных вариантов реакторов, почти все промышленные химические процессы могут быть смоделированы с использованием трех фундаментальных идеализаций:Базовый реактор, вРеактор смешанного потока (MFR / CSTR), иРеактор пластового потока (PFR).

Основное различие между ними сводится к двум переменным:времяипространство(поток).

Серийный реактор - это замкнутая система. Вы заполняете его реакторами, даете реакции работать в течение определенного времени, а затем опустошаете его.

• Физика:Во время реакции не происходит непрерывного входа и выхода, а агитатор обеспечивает равномерность смеси.концентрация внутри резервуара постоянно падает от начала до конца.

• Профиль концентрации:Различается свремя, но является равномерным впространство(по всему резервуару).

• Уравнение конструкции:Чтобы найти время (t), необходимое для достижения целевого преобразования (XA) для системы постоянного объема:

• Лучше всего использовать для:Фармацевтика, специальные химические вещества, ферментация и процессы, требующие длительного времени реакции, где гибкость и прослеживаемость имеют первостепенное значение.

Также известный какРеактор с непрерывным перемешиванием резервуара (CSTR), реактор смешанного потока является открытой системой, работающей в устойчивом состоянии.

• Физика:Определяющее предположение:Идеальное смешиваниеВ тот момент, когда капля реагента попадает в резервуар, она мгновенно рассеивается, поэтому концентрация в любом месте внутри реактора идентична концентрации исходящего потока.

• Профиль концентрации:Постоянновремя(устойчивое состояние) и равномерно впространствоРеакция всегда происходит при наименьшей возможной концентрации (выходной концентрации).

• Уравнение конструкции:Для определения требуемого объема (V):

• Лучше всего использовать для:Высокоэкзотермические реакции жидкости (большой объем жидкости поглощает тепло) и непрерывное массовое химическое производство.

Реактор с плагиновым потоком обычно представляет собой длинную трубу или трубу.

• Физика:Жидкость перемещается через трубку параллельно "засочки".нулевое смешивание по осиПо мере того, как жидкость проходит по трубе, реакторы постоянно потребляются.

• Профиль концентрации:Постоянновремя(устойчивое состояние), но варьируется впространствоКонцентрация наиболее высока на входе и плавно опускается до самой низкой точки на выходе.

• Уравнение конструкции:Для определения требуемого объема (V):

• Лучше всего использовать для:Быстрые газофазные реакции, высокотемпературный нефтехимический крекинг и каталитические реакции (где трубка заполнена твердым катализатором).

Чтобы по-настоящему понять разницу между этими реакторами, вы должны посмотреть на то, насколько эффективно они достигают химического преобразования.для достижения точно такой же конверсии (для нормальной кинетики реакции) всегда требуется больший объем, чем ПФР.

Используйте симулятор ниже, чтобы скорректировать целевое преобразование и скорость реакции, чтобы увидеть, как математические модели различают размеры реакторов.

1. Выберите партию, если:Вы производите небольшое количество продуктов высокой ценности (например, фармацевтические препараты), когда вам нужно использовать одно и то же оборудование для приготовления разных рецептов, или если ваша реакция занимает более 12 часов.

2. Выберите смешанный поток (MFR/CSTR), если:Вы обрабатываете большие объемы жидкости, выполняете биологический процесс (например, очистка сточных вод) или должны безопасно контролировать реакцию, которая выделяет огромное количество тепла.

3. Выберите Плотность отключения (PFR), если:Вы работаете с газовым процессом большого масштаба, вам нужен максимально малый реактор, или вы проводите реакцию через твердое каталитическое поле (например, нефтепереработка).