راکتور

راکتور شیمیایی

راکتور شیمیایی یا واکنش‌گاه شیمیایی وسیله‌ای است که در آن واکنش‌های شیمیایی انجام می‌شود و طی آن مواد اولیهٔ خام به محصولات مورد نیاز تبدیل می‌شوند.

طراحی و بهره‌برداری از رآکتورهای شیمیایی از جمله مهم‌ترین وظایف متخصصین صنایع شیمیایی از جمله مهندسین شیمی است. طراحی رآکتور شیمیایی نیازمند شناخت درست از واکنش شیمیایی انجام گرفته در رآکتور است و برای این منظور تسلط بر علومی چون ترمودینامیک شیمیایی، سینتیک شیمیایی و ریاضیات ضروری است.

در طراحی رآکتورها پارامترهای زیادی از جمله: زمان اقامت ({\displaystyle \tau }\tau )، حجم (V)، دما (T)، فشار (P)، غلظت گونه‌های شیمیایی (C۱,C۲,C۳,… ,Cn)، ضریب انتقال حرارت (U, h)، سرعت واکنش (r) و … دخالت دارند. رآکتورهای شیمیایی بر اساس نوع واکنش و موارد کاربرد در اشکال مختلف و با جزئیات خاص طراحی می‌شوند که پیچیدگی آن‌ها را زیاد می‌کند. اما می‌توان رآکتورها را در چند دستهٔ بزرگ و کلی از جمله رآکتورهای پیوسته و ناپیوسته، رآکتورها سیال بستر یا ثابت بستر، رآکتورهای لوله‌ای و مخزنی یا رآکتورهای همگن و ناهمگن، طبقه‌بندی کرد. رفتار رآکتورها معمولاً با معادلاتی موسوم به معادلهٔ رآکتور مطرح می‌شود که برای گونه‌های مختلف رآکتور متفاوت بوده و رابطهٔ ریاضیاتی بین پارامترهای مؤثر در رآکتور را بیان می‌کند.

کاربرد عمومی هر مخزن عموما بسته به این که قصد ذخیره سازی داشته باشید یا قصد داشته باشید موادی را در هم ترکیب کنید متفاوت است. در رابطه با مخزن راکتور ماجرا کمی متفاوت از اختلاط و نگهداری است. در واقع مخزن راکتور یا راکتورها به طور کلی نوعی از مخازن استیل هستند که به منظور انجام یک سری تغییرات ماهیتی روی مواد، ساخته می شوند.

به زبان ساده وقتی صحبت از تغییرات شیمیایی(واکنش شیمیایی) و تغییر در ماهیت فیزیکی انواع مختلف مواد می شود، ما با مخزن راکتور با جداره های مختلف طرف هستیم.

در این بخش به منظور آشنایی با مخزن راکتور، قصد داریم توضیحاتی در این باب به شما ارائه دهیم. لازم به ذکر است برخی از افراد، مخازن راکتور را با نام مخزن تحت فشار نیز می شناسند. البته که این نامگذاری بسته به کاربری می تواند درست یا غلط باشد.

مخزن راکتور دوجداره چیست؟!

همانطور که در ابتدا اشاره شد، مخزن های راکتور، نوعی مخزن استیل هستند. به این معنا که ساختار بدنه آن ها از استیل یا فلزی همچون آهن ساخته شده است.

استفاده عمده ای که از مخزن راکتور صورت می گیرد، بیشتر مرتبط با صنایع شیمیایی و پتروشیمی است. در هر کدام از این صنایع بسته به نیاز و نوع فرآیند از مخزن راکتور دوجداره یا تک جداره استفاده می شود.

شایان ذکر است که نمونه هایی چون مخزن سه جداره نیز وجود دارد که این نمونه بسته به کارایی مد نظر، قابل استفاده در صنایع پتروشیمی است.

جالب است بدانید که در انواع مختلف مخزن هایی که ساخته می شود، هر مخزن می تواند در هر صنعتی، از پیچیدگی هایی برخودار باشد که مختص همان صنایع یا فعالیت ها است.

یکی از عوامل تعیین کننده در ساختار پیچیده مخزن راکتور در جداره های مختلف، مرتبط با متریالی است که در ساخت این دستگاه استفاده می شود. عمده ترین متریال پایه، فلز استیل است.

اما مهم تر از متریال استفاده شده در ساختار راکتور، توجه داشتن به متریال یا موادی است که قصد دارید درون راکتور، دچار واکنش یا تغییر ماهیت کنید. در واقع بسته به فرآیندی که درون راکتور قرار است صورت بگیرد، مخزن بدنه نیز می تواند دارای ساختاری متفاوت از استیل باشد.

انواع مختلف مخزن راکتور

بر اساس فرآیند هایی که در صنایع شیمیایی و پتروشیمی انجام می شود، مخزن راکتور دوجداره یا تک و سه جداره، دارای انواع زیر است:

  • راکتور غشایی
  • راکتور شناور
  • راکتور سی ای تی ار
  • راکتور پلاگ
  • راکتور گلس لاین
  • بیو راکتور(رآکتور زیستی یا واکنش‌گاه زیستی)

جالب است بدانید که هر کدام از راکتورهای ذکر شده می تواند بر اساس فرآیند مورد نظر، قابلیت های فشار یا خلا را ایجاد کنند. در این حالت با تفاوت بین مخزن های تحت فشار و مخزن های تحت خلا طرف هستیم.

ویژگی های عمده مخزن راکتور دو یا سه جداره

مخزن راکتور دوجداره یا سه جداره، عموما به شکل یک مخزن عمودی است. عمودی بودن شکل کلی راکتور در بیشتر صنایع می تواند مرتبط با فرآیند مورد نظر یا محل قرار گیری راکتور باشد.

از ویژگی ها و خصوصیت های ساختاری و کلی این مخازن می توان به موارد زیر اشاره کرد:

  • دارای شکل عمودی
  • دارای دو یا سه جداره به ترتیب به نام های جداره میانی و جداره خارجی (در مخازن سه جداره، دو عدد جداره میانی وجود دارد)
  • دارای دو عدسی مخروطی شکل در بالا و پایین
  • امکان سفارشی سازی قطر داخلی
  • امکان سفارشی سازی قطر خارجی
  • امکان سفارشی سازی ارتفاع هر یک از جداره ها
  • دارای ساپورت بین شاسی ها
  • دارای الکترو موتور و گیبرکس متناسب با فرایند
  • مجهز به سیستم نمایش دما
  • مجهز به سیستم نمایش سطح
  • امکان نصب PH سنج
  • امکان نصب گلس لاین(دریچه بازدید)
  • مجهز به نردبان و گارد حفاظ بالایی
  • امکان تولید با ظرفیت های گوناگون

وقتی صحبت از مخزن راکتور دوجداره می شود، به طور پیچیده ای با یک دستگاه بزرگ و عظیم طرف هستیم. این دستگاه در صنایع بزرگی چون پتروشیمی و صنایع شیمیایی کاربرد دارد.

جداره های معمول و قابل ساخت در مخزن راکتور، از دو جداره تا سه جداره و حتی نمونه های سفارشی برخوردار است.

باید توجه داشته باشید که راکتورها بسته به فرآیندی که قصد دارید انجام دهید، سفارشی سازی می شوند. یعنی به زبان ساده نمی توان این گونه نتیجه گرفت که قالب های مشخص و از قبل تعیین شده ای برای فرآیند ها تولید شده است البته که متریال ها و طراحی های مشخصی در باب تولید مخزن راکتور وجود دارد، اما بهترین روش این است که برحسب فرآیند مد نظر، راکتور مورد نظر استفاده شود.    

جهت سفارش راکتور باید به پرسشهایی پاسخ داده شود تا این شرکت بتواند طراحی راکتور را انجام دهد این پرسشها شامل:

  • ظرفیت
  • نوع مواد(بررسی اسیدی و بازی)
  • نوع فولاد
  • دمای واکنش
  • دمای مورد نیاز
  • سیستم کولینگ
  • تعداد نازلهای ورودی و خروجی
  • دریچه(درب راکتور)
  • میکسر و نوع پروانه
  • نوع اسقرار و نصب راکتور
  • درچه بازدید(گلس لاین)
  • میزان فشار و خلاء حین واکنش و حین تولید
  • پارامترهای مورد نیاز جهت اندازه گیری(دما، سطح، فشار، اسیدو بازی و..)

میباشد که از طرف کارفرما باید پاسخ به صورت دقیق تعیین و برای ما ارسال گردد.

 

راکتور