Chemický reaktor

Technology

12 hours ago

Author

Chemický reaktor je zařízení v němž probíhají řízené chemické reakce. Reaktory jsou navrhovány s ohledem na mnoho aspektů chemického inženýrství, jako maximální výtěžnost produktu, efektivitu reakce vedoucí k žádanému produktu a dosažení jeho nejvyšší možné kvality při co nejnižších nákladech. Náklady tvoří především vstupní suroviny a energie na udržování potřebné teploty, tlaku a pohybu reakční směsi.

Základní typy chemických reaktorů

Vsádkový míchaný reaktor

Vsádkový reaktor pracuje přetržitě, na začátku cyklu se reaktor naplní reakční směsí a po dosažení dostatečného stupně konverze reakční směsi se reaktor vyprázdní. Teplota se udržuje buď přestupem tepla přes stěnu reaktoru (tzv. +more duplikátor), nebo pomocí topných či chladicích hadů, jimiž proudí teplonosné médium, ponořených v reakční směsi. Reakční směs je homogenizována míchadlem. Vsádkový reaktor pracuje v neustáleném stavu. Používá se při malokapacitních reakcích v nichž je alespoň jedna složka kapalná.

Průtočný míchaný reaktor

Reaktorová nádoba i okolní zařízení jsou podobné vsádkovému reaktoru, avšak proces probíhá nepřetržitě a obvykle v ustáleném stavu. Výchozí látky jsou do reaktoru neustále přiváděny a reakční produkty odváděny. +more Použití je podobné jako u vsádkového reaktoru. Výkon reaktoru je vyšší, ale jeho řízení je složitější. Stupeň konverze reakční směsi závisí na střední době zdržení látek v reaktoru.

\tau=\frac{V}{\dot{V}}

kde V je objem reakční směsi v reaktoru a \dot{V} je objemový průtok na výstupu z reaktoru.

Trubkový reaktor s pístovým tokem

Reaktor vypadá jako „trubka v trubce“. Ve vnitřní trubce probíhá reakce, zatímco ve vnější trubce proudí teplonosné médium, které udržuje teplotní režim v reaktoru. +more V reaktoru se uvažuje pístový tok reakční směsi. Používá se hlavně při reakcích v plynné fázi. Pracuje obyčejně v ustálením stavu. Stupeň konverze závisí na době zdržení, která je dána stejným výrazem jako u průtočného míchaného reaktoru.

Materiály

Jako materiálu na výrobu reaktorů se používá nejčastěji ocel, dále pak litina či sklo. Materiály lze i vhodně kombinovat, například u silně kyselých reakcí je ocel potažena vrstvou keramického materiálu. +more Pro odolnost vůči vysokým teplotám se na stěnách používá šamot.