วัตถุประสงค์ของเครื่องปฏิกรณ์คืออะไร? หน้าที่ ประเภท และบทบาทในอุตสาหกรรม

เป้าหมาย ของ เครื่องปฏิกิริยา คือ อะไร?

ตอบคําถามหลัก:วัตถุประสงค์ของโรงงานปฏิวัติคืออะไร?วัตถุประกอบปฏิกิริยามีจุดประสงค์ในการทําให้การแปลงทางเคมีหรือทางชีววิทยาที่ต้องการเกิดขึ้นในขนาดอุตสาหกรรม อย่างปลอดภัย ซ้ําๆ และประหยัดจํากัดปฏิกิริยาภายในขอบเขตความดันและอุณหภูมิที่กําหนดไว้; ติดต่อกับสารปฏิกิริยาเพื่อให้มันสามารถปฏิกิริยาได้; เพิ่มหรือลบความร้อนเพื่อให้ปฏิกิริยาอยู่ในเส้นทางที่ดีที่สุดของมัน; และยึดวัสดุเป็นระยะเวลาที่ถูกต้องจากระยะว่างเต็มถึง 35 MPa, และมีเวลาการอยู่ระหว่างหนึ่งวินาทีถึง 24 ชั่วโมง โดยมีเป้าหมายการแปลง 60-99.9% และการเลือก 80-99.5%

1เป้าหมาย 4 ประการที่อยู่เบื้องหลังทุกตัวปฏิกิริยา

เป้าหมายแต่ละอย่างถูกแปลเป็นฮาร์ดเวิร์ดเฉพาะเจาะจง และเป็นวิธีเฉพาะเจาะจงที่ตัวปฏิกิริยาอาจล้มเหลว

• การเก็บรักษา:ระบบปฏิกิริยาต้องเก็บสารประกอบของมันไว้ตลอดช่วงของการทํางานปกติ และความผิดปกติที่น่าเชื่อถือ นั่นหมายความว่า ภาวะความดันที่มีความจํากัดที่ถูกออกแบบตามรหัสที่ยอมรับวัสดุที่เลือกสําหรับเคมีและอุณหภูมิ, การปิดปิดที่เหมาะสมกับอันตราย และเส้นทางการช่วยเหลือฉุกเฉินที่มีขนาดสําหรับผู้หนีที่น่าเชื่อถือที่สุด โดยใช้วิธีการ DIERS,สารที่เผาไหม้ได้ หรือมีปฏิกิริยาผ่านการอ่อนแอ การตรวจจับก๊าซ และการระบายอากาศซึ่งเป็นเหตุผลว่าทําไมการควบคุมโรคจึงเป็นเป้าหมายเดียว ที่ไม่เคยถูกแลกเปลี่ยนไปกับค่าใช้จ่าย.
• ติดต่อและผสม:โมเลกุลสามารถปฏิกิริยาได้เมื่อมันพบกัน สําหรับของเหลวที่สามารถผสมผสานกันได้ การผสมผสานสร้างหมุนเวียนที่วุ่นวายสําหรับระบบก๊าซ-เหลว เช่น ไฮโดรเจนหรือออกซิเดน, ระบบปฏิกิริยาต้องสร้างและรักษาพื้นที่ผิวหน้า, แสดงเป็น kLa ของ 30-250 h-1; สําหรับกะตัวกระตุ้นที่แข็งแกร่งและสําหรับระบบ viscous มันต้องย้ายวัสดุทางกายภาพ เพราะความวุ่นวายเป็นไปไม่ได้การติดต่อที่ไม่เหมาะสม แสดงว่าการแปลงที่ต่ํากว่า จุดร้อนและคุณภาพสินค้าที่ไม่ตรงกันและมักถูกวินิจฉัยโดยเปรียบเทียบผลการทดลองและผลการปลูกที่อุณหภูมิและเวลาเดียวกัน.
• การจัดการความร้อน:อัตราการปฏิกิริยาของแอนทัลปี้ ต้องถูกสอดคล้องด้วยการถ่ายทอดความร้อน หรืออุณหภูมิจะไม่อยู่ตรงที่เคมีต้องการการปฏิกิริยาที่เกิดจากอากาศร้อนจะปล่อย 50-300 kJ/mol และจะหายไปถ้าความร้อนไม่ได้ถูกกําจัดในอัตราการผลิต, เนื่องจากอัตราการปฏิกิริยาประมาณสองเท่าทุก 10 °C.และความร้อนที่ไม่เพียงพอจะแสดงให้เห็นว่าการแปลงที่ลดลงมากกว่าการเพิ่มอุณหภูมิการตอบสนองการออกแบบคือพื้นที่ถ่ายทอดความร้อน, แสดงเป็น Q = U·A·LMTD บวกกับกลยุทธ์การควบคุมและ, สําหรับระบบ exothermic, ชั้นการป้องกันที่อิสระรวมถึงการเย็น, การตัดอาหาร, การดับและการช่วยเหลือ.
• กําหนดเวลาและเวลาพัก:ความยาวของปฏิกิริยาเป็นฟังก์ชันของเวลาที่อุณหภูมิ ดังนั้นตัวปฏิกิริยาต้องเก็บวัสดุไว้ในระยะเวลาที่ออกแบบไว้ และในทางอุดมการณ์ ให้ทุกโมเลกุลมีระยะเวลาเท่ากันในปฏิกิริยาไหลของพล็อก โมเลกุลทั้งหมดประสบการณ์เกือบเวลาที่อยู่อาศัยเดียวกัน, ซึ่งทําให้การแปลงต่อหน่วยปริมาณสูงสุดและทําให้การเลือกเฉพาะทางไปยังสารกลางในปฏิกิริยาต่อเนื่องสูงสุด ในถังปั่นเดียว การกระจายเวลาการพักอาศัยกว้างซึ่งบางครั้งก็น่าสนใจ, เช่นในการพอลิเมอเรชั่นที่องค์ประกอบแบบเรียบร้อยควบคุมการกระจายน้ําหนักโมเลกุล แต่มักมีต้นทุนในการผลิตและมันคือสิ่งที่ในที่สุดกําหนดขนาดของเรือและค่าทุน.

2วิธีการที่จุดประสงค์สร้างการออกแบบโรงงานปฏิกิริยา

เนื่องจากวัตถุประสงค์คงที่ ความแตกต่างระหว่างปฏิกิริยาทั้งหมดเกี่ยวกับวัตถุประสงค์ที่ยากที่สุดในการบรรลุสําหรับสารเคมีที่ได้รับการกําหนด

• เมื่อ การ กําจัด ความ ร้อน เป็น ที่ สําคัญ:การปฏิกิริยา exothermic รวดเร็ว เช่น nitration, polymerization และ oxidation สร้างตัวปฏิกิริยาที่ออกแบบขึ้นเพื่อการถ่ายทอดความร้อน แทนที่จะเป็นปริมาณ: อัตราส่วนพื้นที่สูงต่อปริมาณเครื่องยนต์ประกอบด้วยเครื่องยนต์ประกอบด้วยเครื่องยนต์ประกอบด้วยเครื่องยนต์ประกอบด้วยเครื่องยนต์ประกอบด้วยเครื่องยนต์ประกอบด้วยเครื่องยนต์ประกอบด้วยเครื่องยนต์ประกอบด้วยเครื่องยนต์ประกอบด้วยเครื่องยนต์ประกอบด้วยเครื่องยนต์ประกอบด้วยเครื่องยนต์ประกอบด้วยเครื่องยนต์ประกอบด้วยเครื่องยนต์ประกอบด้วยเครื่องยนต์ประกอบด้วยเครื่องยนต์ประกอบด้วยเครื่องยนต์ประกอบด้วยเครื่องยนต์ประกอบด้วยเครื่องยนต์ประกอบด้วยเครื่องยนต์, และบ่อยครั้งการทํางานต่อเนื่องเพื่อให้ความร้อนถูกกําจัดอย่างต่อเนื่องแทนที่อยู่ในจุดสูงสุดต่อ 5-50 สําหรับเรือชุด, สามารถใช้สารเคมีอย่างปลอดภัยที่ไม่ปลอดภัยในถังปั่น และทําไมมันจึงถูกกําหนดให้มีความเสี่ยงมากขึ้น
• เมื่อ มี การ เลือก เลือก:เมื่อสารกลางที่ต้องการ B อยู่ระหว่าง A และ C, ระบบปฏิกิริยาถูกเลือกเพื่อควบคุมเวลาพักและผสมอย่างแม่นยํา.หน่วยปฏิกิริยาไหลของพล็อกหรือไมโครปฏิกิริยาที่มีการกระจายเวลาที่พักอาศัยแคบ; ถังผสมผสานเดียว, ที่ผสมผสานกลับ, ให้การคัดเลือกต่ํากว่าสําหรับระยะกลาง. เช่นเดียวกับที่ตัวปฏิกิริยาสองตัวสามารถปฏิกิริยาโดยการแข่งขันทางเร็วและช้า,ระบบปฏิกิริยาถูกออกแบบมาเพื่อการควบคุมอัตราการบวกและการผสมขนาดเล็ก, การให้อาหารตัวประกอบจํากัดในบริเวณการตัดสูงเพื่อให้มันถูกบริโภคก่อนที่จะสามารถสร้างความเข้มข้นในท้องถิ่น.
• เมื่อ การ ปก ป้อง และ การ ไม่ มี ลูก ได้ เป็น ปัจจัย สําคัญ:ในอุปกรณ์การแพทย์, วิศวกรรมชีวภาพ และอาหาร งานที่ยากที่สุดของตัวประกอบการ คือการยกเว้นสิ่งที่ไม่ควรมีพื้นที่เคลือบไฟฟ้าที่ Ra 0.4 μm ต่ํากว่า, ขาตายต่ํากว่า L/D ของ 2, คันในที่ที่ 121 °C กับ Fo มากกว่า 15, และวาล์วแผ่นเครื่องปฏิกิริยาต้องเก็บสิ่งมีชีวิตไว้ใน, โดยใช้การโอนที่ปิดปิด, การกรอง HEPA, และการปิดตัวที่ผ่านการรับรองก่อนการปล่อย
• เมื่อ ค่า ผลิต เป็น ที่ สําคัญ:สําหรับสารเคมีสินค้า, วัตถุประสงค์ของโรงงานปฏิกิริยาถูกแสดงออกในราคาต่อตัน, ดังนั้นการออกแบบยอดเยี่ยมผลผลิตพื้นที่-เวลา, การบูรณาการพลังงาน, ชีวิตของอุปกรณ์เรือนกระตุ้น, และเวลาในสาย.การรวมความร้อนระหว่างอาหารและผลิตภัณฑ์, การทํางานแรงดันสูงเพื่อเปลี่ยนสมดุล และการประกวดกันนานหลายปีระหว่างการหยุดทํางานทั้งหมดเครื่องกระแทกกระตุ้นเหลวในโรงแปรรูป และ เครื่องปฏิกิริยาชุด 200 ลิตรที่มีผนังกระจก มีวัตถุประสงค์เดียวกันแต่เป็นตําแหน่งตรงกันข้ามกับแกนแต่ละแกน และแต่ละแกนถูกต้องกับสภาพแวดล้อมของมัน

เป้าหมายของเรอคเตอร์ การตอบสนองการออกแบบและรูปแบบความล้มเหลว

คําถามที่พบบ่อย (FAQ)

ถาม: ความแตกต่างระหว่างตัวปฏิกิริยาและภาชนะความดันคืออะไร?

ตอบ: เครื่องปฏิกิริยาทุกตัวเป็นภาชนะความดัน แต่ไม่ใช่ภาชนะความดันทุกตัวเป็นโรงปฏิกิริยาเครื่องแยก, เปลือกแลกเปลี่ยนความร้อน, หรือตัวรับอากาศ ระบบปฏิกิริยาคือภาชนะความดันซึ่งวัตถุประสงค์ของมันรวมถึงการทําให้การแปลงทางเคมีหรือทางชีววิทยาเกิดขึ้น ซึ่งเพิ่มความต้องการในการผสมการถ่ายทอดความร้อน, การควบคุมเวลาที่อยู่อาศัย, และความปลอดภัยการปฏิกิริยาที่ภาชนะเก็บของไม่มี. ในเงื่อนไขรหัสทั้งสองถูกสร้างให้ ASME VIII ภาค 1 หรือเทียบเท่า,แต่ตัวปฏิกิริยายังต้องการการปั่น, พื้นที่ถ่ายทอดความร้อน อุปกรณ์เพื่อติดตามปฏิกิริยา และขนาดความสะดวกสบาย

ถาม: ทําไมไม่สามารถปรับขนาดโรงงานปฏิกิริยาให้ใหญ่ขึ้น เพื่อผลิตมากกว่านี้ได้?

ตอบ: เพราะคุณสมบัติสําคัญสองอย่าง ไม่ค่อยดีต่อการปรับขนาด สัดส่วนพื้นที่ต่อปริมาตร000 ครั้งใหญ่กว่ามีเพียงประมาณหนึ่งร้อยของพื้นที่โอนความร้อนต่อหน่วยปริมาณซึ่งทําให้การกําจัดความร้อนยากขึ้นเรื่อยๆ และเป็นเหตุผลที่ปฏิกิริยา exothermic หลายอย่างที่ทํางานในขนาดห้องปฏิบัติการเป็นอันตรายในขนาดโรงงานดังนั้นความเข้มข้นและอุณหภูมิปริมาณที่ไม่สําคัญในภาชนะขนาดเล็กจะกลายเป็นสําคัญ, สร้างความเข้มข้นในท้องถิ่นหรือจุดร้อนที่เปลี่ยนแปลงการเลือก. นี่เป็นเหตุผลที่ทําให้การปรับขนาดเป็นวิชาในตัวของมันเองและทําไมเรอคเตอร์กระแสต่อเนื่องใช้หมายเลขแทน

คําถาม: การแปลง ผลผลิต และการเลือกใช้งานมีความหมายอย่างไรสําหรับโรงงานปฏิกิริยา?

ตอบ: มีมาตรการที่แตกต่างกันสามอย่างที่มักถูกสับสน การแปลงเป็นส่วนของสารปฏิกิริยาจํากัดที่ปฏิกิริยา โดยทั่วไป 60-99.9% ในปฏิบัติการอุตสาหกรรมผลิตคือปริมาณของผลิตภัณฑ์ที่ต้องการที่ได้รับจริง, ปกติแสดงออกเป็นร้อยละของส่วนสูงสุดทางทฤษฎีจากอาหาร. การเลือกคือส่วนของวัสดุที่ปฏิกิริยาที่ไปยังผลิตภัณฑ์ที่ต้องการมากกว่าผลิตภัณฑ์ข้างเคียง.ระบบปฏิกิริยาสามารถแสดงให้เห็นการแปลงสูงและผลิตต่ําถ้าส่วนใหญ่ของวัสดุไปยังผลิตภัณฑ์ข้างเคียงที่ไม่ต้องการการเลือกการออกแบบตัวประกอบไฟฟ้า โดยเฉพาะการกระจายเวลาพักและการผสมมีอิทธิพลต่อการคัดเลือกมากกว่าการแปลง.

คําถาม: ความปลอดภัยที่สําคัญที่สุดในการใช้งานโรงงานปฏิกิริยาคืออะไร?

A: การเข้าใจพฤติกรรมทางความร้อนของปฏิกิริยาเฉพาะเจาะจงและการทําให้แน่ใจว่าการกําจัดความร้อนจะมากกว่าการสร้างความร้อนเสมอ เหตุการณ์ที่ร้ายแรงที่สุดของเรอคเตอร์มีส่วนร่วมกับการหลบหนี:การผลิตความร้อนเกินการกําจัด, อุณหภูมิเพิ่มขึ้น, อัตราเร่งเร่งอย่างเร่งขัน, และความดันเพิ่มขึ้นเกินระดับของภาชนะ. การป้องกันจําเป็นต้องรู้ความร้อนของปฏิกิริยา, การเพิ่มอุณหภูมิ adiabatic,และเวลาในการอัตราสูงสุดในสภาพ adiabatic, ทั้งหมดนี้ถูกวัดโดยการวัดความร้อนของปฏิกิริยามากกว่าการประเมิน การลดความร้อนต้องมีชั้นที่อิสระ: ความสามารถในการเย็นที่เหมาะสม การตัดอาหารในอุณหภูมิสูงหรือการสูญเสียการปั่นระบบการดับหรือระบายน้ํา, และความสะดวกในกรณีฉุกเฉินที่ปรับขนาดโดยวิธีการ DIERS สําหรับพฤติกรรมการระบายอากาศจริงของระบบ