เครื่องปฏิกิริยาเคมีใช้เพื่ออะไร วัตถุประสงค์ การใช้ในอุตสาหกรรมและการใช้

ตอบคําถามหลัก:เครื่องปฏิกิริยาเคมีใช้อะไรเครื่องปฏิกิริยาเคมี ใช้ในการแปลงวัสดุแท้เป็นผลิตภัณฑ์ที่ต้องการ โดยการดําเนินปฏิกิริยาเคมีที่ควบคุมได้ในขนาดอุตสาหกรรมมันครอบงําปฏิกิริยาอย่างปลอดภัย ภายในระยะความดันและอุณหภูมิ, มันนําสารปฏิกิริยามารวมกันในระดับโมเลกุล ผ่านการผสมผสาน มันเพิ่มหรือลบความร้อนเพื่อรักษาอุณหภูมิในเส้นทางที่ดีที่สุดของมันและมันถือวัสดุสําหรับเวลาที่อยู่ที่ถูกต้อง ดังนั้นปฏิกิริยามากกว่าเวลาจํากัดผลระบบปฏิกิริยาทํางานจาก -50 °C ถึง 500 °C จากระยะว่างเต็มถึง 35 MPa และมีเวลาพักจากวินาทีถึง 24 ชั่วโมง

1การทํางาน 4 ประการของปฏิกิริยาเคมี

หน่วยปฏิกิริยาทุกหน่วย ตั้งแต่หน่วยปฏิบัติการ 5 ลิตร ถึงถังการผลิตขนาด 300 เมตรคิว มีหน้าที่ทํางาน 4 งานเดียวกัน การเข้าใจมันอธิบายว่าทําไมปฏิกิริยาจึงมีรูปร่างและตื่นเต้นในแบบที่พวกเขากําลัง:

• การควบคุมและความปลอดภัย:ระบบปฏิกิริยาคือ หน่วยกั้นความดันที่สร้างขึ้นตามรหัสที่ยอมรับ เช่น ASME VIII ภาค 1 หรือ EN 13445 ที่มีค่าสําหรับความดันและอุณหภูมิสูงสุดที่ปฏิกิริยาสามารถบรรลุได้ รวมถึงกรณีที่หลุด.มันต้องมีวัสดุอันตราย มีพิษ หรือเผาไหม้ และให้เส้นทางการช่วยเหลือฉุกเฉินที่มีขนาดตามวิธีการ DIERS เพื่อให้ปฏิกิริยาที่หลุดหนีได้หลุดออกมาอย่างปลอดภัย แทนที่จะแตกเปลือกปัจจัยนี้เป็นสาเหตุที่ทําให้ตัวประกอบไฟฟ้า ค่าค่าใช้จ่ายต่อเมตรเคียบสูงกว่าถังเก็บของขนาดเดียวกัน, และทําไมพวกเขาถึงเก็บบันทึกการออกแบบ, การปั่น และการทดสอบ
• การผสมและติดต่อ:ผสมผสานต้องพบกันในระดับโมเลกุล สําหรับของเหลวที่ผสมกันได้สําหรับปฏิกิริยาก๊าซ-ของเหลว เช่น ไฮโดรเจน มันหมายถึงการกระจายก๊าซเป็นฟองฟอง เพื่อสร้างพื้นที่ผิว; สําหรับปฏิกิริยาที่กระตุ้นด้วยสารแข็ง มันหมายถึงการเก็บตัวกระตุ้นในสปันเซนและของเหลวไหลผ่านเตียง;และสําหรับของเหลวที่ไม่สามารถผสมผสานกันได้ มันหมายถึงการสร้างการกระจายขนาดของน้ําตกลงขนาดใหญ่พอที่จะแยกกันในภายหลัง แต่เล็กพอที่จะปฏิกิริยาในขณะนี้ความเข้มข้นของการผสมผสานถูกแสดงออกในกําลังต่อปริมาตร โดยทั่วไป 0.2-5 kW / m3 สําหรับระบบของเหลว และมักจะเป็นความแตกต่างระหว่าง 60% และ 95% การแปลง
• การจัดการความร้อน:ปรากฏว่าการปฏิกิริยาอุตสาหกรรมทุกกระบวนการปล่อยหรือดูดซึมความร้อน และหลายกระบวนการปล่อยความร้อนมาก: การพอลิเมอเรชั่นของเอเธลีนปล่อยประมาณ 100 kJ/mol,และการไฮโดรเจนของสารหอมถึง 200-300 kJ/molถ้าความร้อนไม่ได้ถูกกําจัดในอัตราที่มันถูกผลิต อุณหภูมิเพิ่มขึ้น อัตราเพิ่มขึ้นอย่างเร่งขัน และตัวปฏิกิริยาจะวิ่งหนีวงจรภายนอก, หรือคอนเดนเซเซอร์การผันกลับ, และในปฏิกิริยา exothermic รวดเร็ว ความสามารถการกําจัดความร้อน, ไม่ปฏิกิริยา kinetics, กําหนดอัตราการผลิตสูงสุด.
• ระยะเวลาการพักอาศัยและการแปลง:ขนาดการปฏิกิริยาขึ้นอยู่กับวัตถุจะอยู่ในอุณหภูมินานแค่ไหน สําหรับปฏิกิริยาลําดับแรก การแปลง X = 1 - exp ((-k·tau) ดังนั้นการแปลง 95% ต้องการ k·tau ของ 3.0 และ 99% ต้องการ 4.6เวลาที่น้อยเกินไปจะทิ้งวัตถุดิบและความสามารถในการแยกขยะที่ยังไม่แปลง; เวลาที่มากเกินไปจะทําลายผลิตภัณฑ์หรือเป็นผลิตภัณฑ์ข้างเคียงในปฏิกิริยาต่อเนื่องนั่นเป็นเหตุผลว่าทําไมการกระจายเวลาการพํานัก: ระบบปฏิกิริยาไหลของพล็อก ให้ทุกโมเลกุลมีเวลาเกือบเท่ากัน ขณะที่ถังกระตุ้นเดียวให้การกระจายตัวอย่างกว้างและสําหรับปฏิกิริยาที่ B เป็นสารกลางที่ต้องการใน A ไป B ไป Cความแตกต่างเพียงอย่างเดียวนั้น สามารถเปลี่ยนแปลงผลผลิตได้ถึง 10-20 เปอร์เซ็นต์

2. ที่ที่ปฏิกิริยาเคมีถูกใช้

หน่วยงานปฏิกิริยาปรากฏในทุกสาขาของอุตสาหกรรมกระบวนการ

• ปิโตรเคมีและการชําระน้ํามัน:หน่วยปฏิกิริยาที่ใหญ่ที่สุดในโลกทํางานที่นี่: เคร็กเกอร์กระตุ้นของเหลวแปลงน้ํามันก๊าซหนักเป็นเบนซินที่ 500-550 °Cเครื่องบําบัดน้ําและเครื่องบดน้ําที่ทํางานในโรงงานปฏิกิริยาที่ระบายน้ําในอุณหภูมิ 8-20 MPa และ 350-420 °C เพื่อกําจัดซัลเฟอร์และเศษส่วนหนักที่แตก, และเครื่องปรับปรุงควายที่ผลิตไฮโดรเจนในอุณหภูมิ 800-900 °C. ข้อจํากัดหลักคืออายุของตัวเร่งและสมดุลความร้อนและอุปกรณ์ถูกออกแบบให้ทํางานต่อเนื่อง โดยวัดในปีระหว่างการปิดแทนในชุด.
• ยาและสารเคมีดี:ในกรณีนี้ ระบบปฏิกิริยาเป็นภาชนะชุดหลายประการ โดยทั่วไป 100 ถึง 10,000 ลิตรใน 316 ลิตร หรือเหล็กที่มีผนังแก้ว ใช้สําหรับขั้นตอนการสังเคราะห์ที่เปลี่ยนทุกๆ สัปดาห์ความสะอาด, และเอกสาร: ถังต้องถูกทําความสะอาดและตรวจสอบระหว่างผลิตภัณฑ์, ยืนยันความคาดหวังของ cGMP, และมีเครื่องมือเพื่อบันทึกโปรไฟล์ชุดทั้งหมดการปฏิกิริยาช้าลงและคัดเลือกมากขึ้น, มักมีอุณหภูมิ -20 ถึง 150 °C และค่าต่อกิโลกรัมสูงพอที่จะให้ผลผลิตและความบริสุทธิ์มีอํานาจเหนือการผลิต
• การผลิตพอลิเมอร์:หน่วยปฏิกิริยาที่นี่ผลิตทุกอย่าง ตั้งแต่พอลีเอธีเลนและพอลิโปรพีเลน เป็นสินค้าทั่วไป จนถึงพอลีเมอร์เอ็มลูชั่นสําหรับสีและสารติดความท้าทายที่สําคัญคือ viscosity เพิ่มขึ้นด้วยการสั่งของขนาดระหว่างปฏิกิริยาและปฏิกิริยาเป็น exothermic แรงโรงงานพหลีเอเธลีนใช้ปฏิกิริยาวงจรหรือเตียงน้ําเหลวที่ 70-110 °C และ 2-30 MPaขณะที่การพอลิมเรซั่นเอมูลชั่นสําหรับลาเท็กซ์จะดําเนินการในถังปั่นที่ 50-90 ° C กับ monomer ให้อาหารหลายชั่วโมง.
• อาหาร เครื่องดื่ม และการหมักในการใช้งานเหล่านี้ ระบบปฏิกิริยาเป็นเครื่องปฏิกิริยาชีวภาพหรือเครื่องหมัก และปฏิกิริยาเป็นทางชีววิทยา: ยีสต์แปลงน้ําตาลเป็นเอธานอลที่ 30-35 °C แบคทีเรียผลิตเอนไซม์หรือกรดอินทรีย์ที่ 30-37 °Cหรือเซลล์ของสัตว์นมที่ผลิตโปรตีนทางการรักษา.5-37°C ปฏิบัติการไม่เปลี่ยนแปลง แต่ความไร้สมบูรณ์ การกระตุ้นอ่อนโยน การถ่ายส่งออกซิเจนแสดงเป็น kLa ของ 30-200 ชั่วโมงและความสามารถในการทําความสะอาดในสถานที่ กลายเป็นความต้องการการออกแบบที่ควบคุมแทนความดันและอุณหภูมิ.
• การแปลงน้ํา ขยะและพลังงานผังปฏิกิริยายังทําลายแทนที่จะสร้าง: การออกซิเดชั่นอากาศที่ชื้นทําลายสารปนเปื้อนทางอินทรีย์ที่ 200-320 °C และ 2-20 MPa, เครื่องย่อยอากาศที่แปลงขยะอินทรีย์เป็นไบโอแก๊สที่ 35-38 °C,เครื่องปฏิกิริยาไพโรลิสิสที่เปลี่ยนพลาสติกและยางที่เหลือเป็นน้ํามันที่ 400-600 °C, และระบบเผาไหม้และการก๊าซิฟิชั่นในการจัดการกับขยะเมืองและขยะอันตรายและการจํากัดสําหรับปฏิกิริยาที่มีวัตถุประสงค์คือการกําจัดหรือการฟื้นฟูพลังงาน แทนการสังเคราะห์ผลิตภัณฑ์.

การใช้งานปฏิกิริยาเคมีตามอุตสาหกรรม

คําถามที่พบบ่อย (FAQ)

คําถาม: ความแตกต่างระหว่างปฏิกิริยาเคมีกับถังผสมคืออะไร?

A: ถังผสมเปลี่ยนสภาพทางกายภาพของเนื้อหาของมัน, การผสมผสาน, การละลาย, การแขวนหรือการผสมผสาน, แต่มันไม่ได้ตั้งใจที่จะเปลี่ยนความเป็นจริงทางเคมีของพวกเขา.ระบบปฏิกิริยาเคมีถูกออกแบบขึ้นโดยประมาณปฏิกิริยา: มันมีเวลาการอยู่ที่กําหนดไว้ ระบบการถ่ายทอดความร้อนที่ปรับขนาดให้กับการปฏิกิริยา enthalpy อุปกรณ์เพื่อติดตามการแปลงและความดันและอุณหภูมิที่ครอบคลุมปฏิกิริยา รวมถึงรูปแบบความผิดพลาดของมันในความเป็นจริงของเครื่องมือซ้อนกัน เนื่องจากภาชนะกระตุ้นกระชับกระชับกระชับกระชับกระชับกระชับกระชับกระชับกระชับกระชับกระชับสถานการณ์การหลบหนีและการปรับขนาดความสะดวกขณะที่เครื่องผสมต้องการเพียงพลังงานและเวลาผสม

ถาม: หน่วยปฏิกิริยาเดียวกันสามารถปฏิกิริยาต่าง ๆ ได้หรือไม่?

ตอบ: ครับ และนี่คือวิธีการที่ใช้กันทั่วไปในสารเคมีดีและยา โดยที่โรงงานหลายประการทํางานหลายสิบประการ ในหลอดเดียวกันมันทํางานเพราะปฏิกิริยาแบ่งปันหน้าต่างการทํางานที่เข้ากันได้ของอุณหภูมิ, ความดันและวัสดุ และเพราะโรงงานลงทุนในการตรวจสอบการทําความสะอาดเพื่อพิสูจน์ว่าเศษเหลือจากฤดูกาลก่อนหน้านี้อยู่ภายใต้ขอบเขตที่ยอมรับมันไม่ได้ทํางานที่ปฏิกิริยาต้องการอุปกรณ์ที่แตกต่างกันอย่างพื้นฐาน: กระบวนการที่ต้องการ 30 MPa และตัวเร่งที่แข็งแรงไม่สามารถแบ่งปันภาชนะกับพอลิเมอเรชั่นเอมูลชั่นแรงต่ําและสารประกอบที่มีพลังสูงที่ต้องการความจํากัดต่ํากว่า 1 μg/m3 ต้องการรถไฟที่พิเศษ.

ถาม: ทําไมมีเซ็นทรัลบางเซ็นทรัลเป็นชุด และอีกบางเซ็นทรัลเป็นต่อเนื่อง?

ตอบ: การเลือกตามปริมาณ ค่าใช้จ่าย และเคมี การทํางานต่อเนื่องทําให้มีต้นทุนต่ําต่อกิโลกรัม คุณภาพคงที่และการบูรณาการความร้อนที่ดีขึ้นดังนั้นมันจึงถูกใช้สําหรับสินค้าที่ผลิตเป็นหมื่นๆ ตันต่อปี, เช่น แอมโมเนีย, โพลีเอธีเลน, และกรดซัลฟูริก. การทํางานชุดให้ความยืดหยุ่นและการติดตามได้, ดังนั้นมันจึงถูกใช้ในสถานที่ที่มีสินค้าหลายรายการใช้อุปกรณ์ร่วมกัน,หรือถ้าผลิตภัณฑ์มีมูลค่าสูงและถูกกําหนดอย่างเข้มงวดกติกาที่ใช้ได้ดี: มากกว่าประมาณ 5,000 ถึง 10,000 ตันต่อปีของผลิตภัณฑ์เดียว, การต่อเนื่องมักจะชนะทางเศรษฐกิจ; ต่ํากว่านั้น, หรือการเปลี่ยนแปลงผลิตภัณฑ์บ่อย ๆ, ชุดทํา

คําถาม: ระบบความปลอดภัยอะไรที่ปฏิกิริยาเคมีต้องการ?

A: การป้องกันหลายชั้น การป้องกันมาจากการควบคุมกระบวนการ: วงจรควบคุมอุณหภูมิและความดัน การจํากัดอัตราการให้อาหาร และสัญญาณเตือนความสมบูรณ์แบบสูงที่มีการปิดอัตโนมัติการตรวจจับรวมถึงความดัน, อุณหภูมิ, และบางครั้งการตรวจสอบ calorimetric หรือออกของก๊าซการลดความเสียหายรวมถึงการช่วยเหลือฉุกเฉินที่มีขนาดใช้วิธีการ DIERS สําหรับกรณีการหลบหนีเฉพาะ, ช่องอากาศไปยังกลองตัด, scrubber, หรือไฟ; ถังระบายหรือระบบดับสําหรับปฏิกิริยาที่สามารถหยุดโดยการละลายหรือเย็น; และ inerting ที่บรรยากาศเป็น flammable.การป้องกันโดยเฉพาะอย่างยิ่งรวมถึงห้องควบคุมที่มีการระเบิดและระยะทางแยกแต่ละชั้นต้องมีการทดสอบอย่างถูกบันทึกไว้ เพราะการล็อคเข้ากันที่ไม่ได้ทดสอบ ไม่ได้เป็นการป้องกัน