Reaktor chemiczny

Z Wikipedii, wolnej encyklopedii
Przejdź do nawigacji Przejdź do wyszukiwania

Reaktor chemiczny – to zbiornik lub urządzenie do prowadzenia reakcji chemicznych, w których mogą brać udział gazy, ciecze i ciała stałe. Reaktor chemiczny jest wykonany z tworzywa odpornego na korozję.

Istnieje duża różnorodność rozwiązań konstrukcyjnych reaktorów chemicznych, co wynika przede wszystkim z wielkiej różnorodności procesów chemicznych.

Podział reaktorów[edytuj | edytuj kod]

Ze względu na konstrukcję

  • zbiornikowe - reaktory w formie zbiornika, najczęściej z mieszadłem
  • rurowe - reaktory w formie pojedynczego przewodu hydraulicznego; reaktory rurowe o konstrukcji pionowej często zwie się reaktorami wieżowymi lub kolumnami
  • wielorurowe - zbudowane są w formie pęku przewodów
  • specjalne - o innej, specyficznej konstrukcji, np. reaktory w formie płyty po której spływa film cieczy, stosowane do procesów fotokatalitycznych

Ze względu na fazy

  • homogeniczne - występuje jednorodna faza płynna
  • heterogeniczne - występuje wiele faz, płynnych i/lub stałych (np. reaktory barbotażowe, reaktory kontaktowe)

Ze względu na wypełnienie

  • bez wypełnienia
  • ze złożem stacjonarnym - wypełnienie w formie złoża nieruchomego, inertnego bądź katalitycznego
  • ze złożem ruchomym - elementy wypełnienia są unoszone przez strugę płynu i cyrkulują w objętości aparatu (np. reaktory ze złożem fluidalnym lub ze złożem fontannowym)

Ze względu na typ obliczeń reaktorów ze złożem

  • Reaktor różniczkowy - w którym grubość złoża katalizatora ogranicza się do minimalnej warstewki, w obliczeniach zakłada się brak gradientu stężenia, długości oraz temperatury - reaktor głównie do użytku laboratoryjnego.
  • Reaktor całkowy - reaktor zbliżony właściwościami do reaktorów przemysłowych, z grubą warstwą złoża - w tym przypadku występuje problem obliczeniowy związany z rozkładem temperatury i stężenia w obrębie złoża.

Ze względu na sposób ich pracy

Najbardziej dogodny dla celów projektowych jest podział ze względu na sposób ich pracy.

  • Reaktor okresowy - wymiana produktów i reagentów jest prowadzona cyklicznie.
  • Reaktor półprzepływowy - reagenty i produkty wprowadza lub wyprowadza się pojedynczo.
  • Reaktor przepływowy - o ciągłym trybie pracy, pracujący w warunkach ustalonych (stężenie w danym miejscu reaktora w czasie nie ulega zmianie) - substraty wprowadzane są do reaktora w sposób ciagły, reakcja przebiega w każdym momencie, a produkty odbierane są w innym miejscu reaktora - wszystkie etapy dzieją się równocześnie.
  • Reaktor zamknięty - o okresowym trybie pracy, pracujący w warunkach nieustalonych (stężenie w danym miejscu reaktora zmienia się w czasie), wyróżnia się tu trzy etapy pracy reaktora - załadunek substratów, reakcja, wyładunek produktu, wszystkie występują w różnym czasie.

Ze względu na doprowadzanie ciepła

Ze względu na temperaturę wewnątrz

Ze względu na strukturę przepływu

  • Reaktor z idealnym wymieszaniem - wartości zmiennych stanu nie zależą od położenia w reaktorze, jest to najczęstsze założenie dla reaktorów zbiornikowych. Takie urządzenia z punktu widzenia modelowania matematycznego są obiektami o zmiennych skupionych.
  • Reaktor o przepływie tłokowym - wartości zmiennych stanu zależą od położenia w reaktorze i nie występuje przemieszanie wsteczne (wzdłuż osi aparatu), za to doskonałe jest przemieszanie w przekroju poprzecznym aparatu. Jest to częste założenie dla reaktorów rurowych o dużej burzliwości przepływu. Są to obiekty o zmiennych rozłożonych (jednowymiarowe).
  • Reaktor o przepływie dyspersyjnym - wartości zmiennych stanu zależą od położenia w reaktorze i występuje w nich co najmniej jeden z typów dyspersji: dyspersja wzdłużna (zachodzi mieszanie po osi aparatu) lub też dyspersja radialna (występuje rozkład stężeń lub temperatury po współrzędnej przekroju poprzecznego aparatu). Są to obiekty o zmiennych rozłożonych (zazwyczaj jedno- lub dwuwymiarowe). Jest to przypadek pośredni pomiędzy przepływem tłokowym a idealnym wymieszaniem.

Przykłady reaktorów chemicznych[edytuj | edytuj kod]

Zobacz też[edytuj | edytuj kod]

Bibliografia[edytuj | edytuj kod]

  • Red. Małgorzata Wiśniewska, Encyklopedia dla wszystkich Chemia, Wydawnictwo Naukowe i Techniczne Warszawa, str. 322
  • B. Tabiś, Zasady inżynierii reaktorów chemicznych, Wydawnictwa Naukowo-Techniczne, Warszawa 2002