انواع رآکتور ها

اغلب فرآیند های تولید مواد ومحصولات شیمیایی توام با تغییر ماهیت شیمیایی مواد اولیه و تبدیل آنها به مواد دیگر می باشد.این تغییر ماهیت ،ناشی از واکنش مواد اولیه است.انجام این تغییرات و واکنش ها در تجهیزاتی به نام راکتور یا واکنش گاه صورت می گیرد.واکنش بین مواد شیمیایی می تواند در فازهای مختلف صورت بگیرد.به عنوان مثال یکی از مواد واکنشگر می تواند مایع و دیگری به شکل گاز یا جامد باشد.اگر واکنشگرها هم فاز باشند واکنش را همگن و اگرواکنشگرها غیر هم فاز باشند واکنش را نا همگن میگویند.در یک واکنش شیمیایی ،به طور همزمان هم ماده مورد نظر تشکیل می شود و هم ممکن است مواد ناخواسته دیگری به عنوان محصولات نا مطلوب واکنش تشکیل گردد.در یک فعالیت اقتصادی ،هدف حداکثر کردن تولید محصول مطلوب می باشد.این امر در صنعت شیمیایی می تواند از طریق دو راهکار زیر محقق گردد.

الف)انتخاب نوع مناسب راکتور و تعیین شرایط مطلوب عملیاتی نظیر دما و فشار

ب)استفاده از کاتالیزور

کاتالیزور ها موادی هستند که سرعت واکنش را اغلب افزایش داده و گاهی نیز در صورت نیاز و بسته به نوع واکنش سبب کاهش سرعت واکنش می گردند.همچنین کاتالیزور ها باعث می شوند واکنش در دماها و فشار های پایین تر انجام شود.کاتالیزور در تحولات شیمیایی بدون تغییر باقی مانده و ماهیت شیمیایی و فیزیکی خود را حفظ می نماید.
اگر در یک راکتور چند واکنش به طور همزمان صورت بگیرد یک کاتالیزور مناسب می تواند سرعت تشکیل و تولید محصول مطلوب را افزایش داده و یا کاهش سرعت واکنش های نا مطلوب از تولید مواد نا خواسته و نامطلوب بکاهد.
راکتور ها بسته به نوع واکنش و نیز هدف از واکنش و همچنین میزان تولید مواد در آن به انوع مختلف ،نظیر راکتور های نا پیوسته ،نیمه پیوسته،پیوسته،راکتور های با جریان قالبی و راکتورهای مخلوط شونده طبقه بندی می گردند.راکتور ها می توانند در شرایط دمایی کم یا زیاد و نیز فشار های خلاء تا فشارهای بالا عمل نمایند.

راکتور مخلوط شونده :

راکتور مخلوط شوندهراکتور مخلوط شونده در شرایطی که یک واکنش شیمیایی احتیاج به اختلاط شدید داشته باشد مورد استفاده قرار می گیرد.راکتورهای مخلوط شونده به تنهایی به صورت پشت سر هم متصل می گردند.کنترل حرارتی در این نوع راکتور ها به آسانی انجام می گیرد.در مقایسه با سایر راکتور ها درصد تبدیل مواد در آنها به ازای واحد حجم محصول تولیدی پایین تر می باشد. به همین دلیل برای دستیابی به میزان مطلوب محصول مورد نظر،از راکتور با حجم های بزرگتر ضروری است

راکتور های مخلوط شونده برای اغلب واکنش های متجانس در فاز مایع استفاده می شود.

راکتور لوله ای:

در صنایع شیمیایی برای فرآیند هایی با مقیاس بزرگ ،معمولا"از راکتور های لوله ای استفاده می شود.این راکتور ها معمولا"بالاترین درصد تبدیل مواد اولیه در واحد حجم راکتور را در مقایسه با سایر راکتورهای سیستم پیوسته دارا هستند.

از محدودیت های این نوع راکتورها مشکل بودن کنترل دما برای واکنش های گرمازا می باشد.

راکتور های لوله ای یا به صورت تک لوله ا ی بوده و یا به صورت مجموعه ای از چندین لوله کوتاهتر که به صورت موازی به یکدیگر متصلند مورد استفاده قرار می گیرند.اغلب واکنش های متجانس گازی در این نوع راکتور ها انجام می گیرد.

راکتور بستر ثابت:راکتور های بستر ثابت در واقع همان راکتور های لوله ای پر شده از دانه های جامد کاتالیزئر هستند.واکنش های غیر متجانس از نوع گازی و کاتالیزوری در این نوع راکتور ها انجام می گیرد.از معایب این نوع راکتورها عدم کنترل حرارت و مشکل جایگزینی کاتالیزور بعد از غیر فعال شدن آن می باشد.

همچنین بعضی اوقات ،پدیده کاتالیزه شدن مواد گازی در حین عبور از درون راکتور باعث می شود که واکنشگرها زمان کمتری را درون راکتور سپری کنند و در نتیجه جهت انجام واکنش زمان لازم را در اختیار نداشته باشند.این امر یکی دیگر از محدودیت های این نوع راکتورهاست.امتیاز این راکتورها،درصد تبدیل بالای آن در واحد زمان و واحد وزن کاتالیزور مصرف شده در مقایسه با سایر راکتور های کاتالیزوری است.

راکتور بستر سیال:

نوع دیگری از راکتور های کاتالیزوری،راکتور بستر سیال می باشد.در راکتور بستر سیال همانندراکتور مخلوط شونده محتویات داخل راکتور اگرچه غیر متجانس هستند،ولی به خوبی با یکدیگر مخلوط شده و باعث توزیع یکنواخت دما در تمام نقاط راکتور می گردند.به دلیل ظرفیت بالا و کنترل حرارتی خوب ،این نوع راکتور ها کاربردهای صنعتی زیادی پیدا کرده اند.از امتیاز های برجسته این راکتور ها سهولت احیاء و جایگزین کردن کاتالیزور می باشد که علیرغم قیمتبالای ساخت آن ، به لحاظ صرفه جویی مالی و عدم نیاز به احداث واحد جداگانه احیاء کاتالیزور از نظر ا قتصادی قابل توجیه است