رآكتور (Reactor)

رآكتور (Reactor) چكيده:
راكتور يك ظرف يا محفظه با شكل هاي مختلف مي باشد كه در آن واكنش شيميايي صورت مي گيرد و در آن مواد ورودي به محصولات تبديل مي شوند. راكتورها از لحاظ عملكردشان به گروههاي ريز تقسيم بندي مي شوند: راكتورهاي ناپيوسته ، راكتورهاي نيمه پيوسته ، راكتور هاي مخلوط شونده ، راكتورهاي لوله اي و راكتورهاي بستر سيال تقسيم بندي مي شوند. واكنش هاي شيميايي كه در داخل راكتور صورت مي گيرند به دو دسته كلي متجانس Homogenous و نامتجانس Heterogeneous تقسيم بندي مي شوند. سه پارامتر مهمي كه جهت توصيف عملكرد راكتور مورد استفاده قرار مي گيرد عبارتند از:درصد تبديل Conversion، انتخاب پذيري Selectivity، بازده راكتور Yield
مقدمه:
راكتور يك ظرف يا محفظه با شكل هاي مختلف مي باشد كه در آن واكنش شيميايي صورت مي گيرد و در آن مواد ورودي به محصولات تبديل مي شوند: كه به دو دسته پليمري و غيرپليمري تقسيم مي شوند.
واكنش هاي شيميايي كه در داخل راكتور صورت مي گيرند به دو دسته كلي متجانس (Homogenous) و نامتجانس (Heterogeneous) تقسيم بندي مي شوند. واكنش هاي متجانس واكنش هايي هستند كه در آن تمام تركيب شوندگان در يك فاز كه ممكن است گاز، مايع و يا جامد باشد، موجود هستند . همچنين در صورتيكه واكنش كاتاليزوري باشد، كاتاليزور هم بايستي در همان فاز وجود داشته باشد . واكنش هاي نامتجانس ،واكنش هايي هستند كه براي انجام آنها حداقل دو فاز لازم باشد.
متغيرهاي زيادي سرعت واكنش را تغيير مي دهند، در سيستم هاي متجانس ، دما ، فشار و غلظت متغيرهاي واضحي هستند. در سيستم هاي نامتجانس به دليل آنكه بيش از يك فاز وجود دارد و در طول واكنش مواد بايستي از يك فاز به فاز ديگر متصل شوند، علاوه بر دما، فشار و غلظت، سرعت انتقال جرم و سرعت انتقال حرارت نيز اهميت دارد.
عملكرد راكتور
براي راكتورها، سه پارامتر مهم جهت توصيف عملكرد راكتور مورد استفاده قرار مي گيرد:

  • درصد تبديل Conversion: نسبت مقدار مواد واكنش دهنده مصرفي در راكتور به مقدار مواد واكنش دهنده اي به راكتور تغذيه مي باشد. اگر واكنش برگشت پذير باشد، حداكثر درصد تبديلي كه به آن مي توان رسيد درصد تبديل تعادلي ناميده مي شود.
  • انتخاب پذيري Selectivity: نسبت مقدار محصول مطلوب توليد شده به مقدار مواد واكنش دهنده مصرفي در راكتور مي باشد.
  • بازده راكتور Yield: مقدار محصول مطلوب توليد شده به مقدار مواد واكنش دهنده اي كه به راكتور تغذيه مي شود

حال به بررسي متغيرهاي مهمي كه بر عملكرد راكتور تاثير دارند مي پردازيم.
غلظت راكتور
هنگامي كه بيش از يك ماده واكنش دهنده وجود داشته باشد، اغلب استفاده از مقدار بيش از نياز يكي از واكنش دهنده ها نتيجه مطلوبي بدست خواهد داد. مخصوصاً اگر بخواهيم يكي از مواد به طور كامل مصرف شود (به علت قيمت بالا يا خطرناك بودن(گاهي اوقات مناسب است كه يك ماده خنثي همراه با خوراك به راكتور تغذيه شود و يا قبل از پيشرفت كامل واكنش، محصول توليدي خارج شود. بعضي اوقات نيز استفاده از يك مسير برگشتي از فراورده هاي جانبي ناخواسته به راكتور مطلوب است.
در مورد واكنش هاي برگشت ناپذير اگر يكي از تركيبات ورودي بيش تر از مقدار مورد نياز به واكنش وارد شود، مي تواند ماده ديگر را به سمت كامل كردن سوق دهد. به عنوان مثال، واكنش بين اتيلن و كلر براي توليد دي كلرواتان را در نظر بگيريد:

C2H4 + Cl2 → C2H4Cl2

اگر از يك مقدار اتيلن اضافي جهت حصول اطمينان از تبديل كامل ماده كلر استفاده شود مشكل حضور كلر در سيستم جداسازي بعدي از بين مي رود. معمولاً در يك واكنش اگر يكي از اجزاء خطرناك تر باشد (مانند كلر در اين مثال) بايد از كامل شدن آن مطمئن شويم.
اگر واكنش برگشت پذير باشد هدف افزايش درصد تبديل تعادلي مي باشد. اگر يكي از خوراك ها را به مقدار اضافي وارد كنيم مي توانيم درصد تبديل تعادلي را افزايش دهيم. گاهي اوقات با حذف مداوم محصول يا يكي از محصولات از راكتوري كه واكنش در آن در حال پيشرفت است، مي توان درصد تبديل تعادلي را افزايش داد. مثلا به وسيله تبخير كردن ماده اي از راكتور فاز مايع. يك راه ديگر اين است كه واكنش در مراحل پشت سر هم همراه با جداسازي محصولات در مراحل مياني صورت گيرد.
دماي راكتور
انتخاب دماي راكتور به عوامل زيادي بستگي دارد. عموماً اين انتخاب بايد به گونه اي باشد كه سرعت هاي زياد واكنش و حجم كمتر راكتور را ايجاد نمايد. به طور عملي محدوديت هايي در انتخاب دماي راكتور وجود دارد، از جمله ملاحظات ايمني، محدوديت هاي جنس ساختمان راكتور و يا حداكثر دماي عملكرد كاتاليست. برحسب نوع واكنش انتخاب دما متفاوت خواهد بود.

 

ادامه مطلب


درباره نویسنده

مطالب مرتبط

3 نظر

نظر بدهید

نشانی ایمیل شما منتشر نخواهد شد. بخش‌های موردنیاز علامت‌گذاری شده‌اند *