انواع راکتورهای شیمیایی

پردیس فناوری کیش_طرح مشاوره متخصصین صنعت ومدیریت_دپارتمان مهندسی شیمی

انواع راکتورهای شیمیایی

تقسیم بندی های گوناگونی برای راکتور های شیمیایی بر اساس شاخص های متفاوتی صورت گرفته است.
راکتورهای شیمیایی بر اساس شاخص نوع و تعداد فازهایی که واکنش در آن صورت می گیرد، به صورت زیر تقسیم بندی می شوند.

• ۱) راکتورهای تک فازی:

در این رآکتورها واکنش در فاز گاز یا در فاز مایع انجام می شود.

• ۲) راکتورهای چند فازی:

در این رآکتورها واکنش میان فازهای گاز و مایع یا میان دو فاز مایع یا میان فازهای سیال و جامد انجام می شود.

اما در تقسیم بندی دیگری از راکتورها، بر حسب نحوه کار به سه گروه کلی تقسیم بندی می شوند.

1. رآکتورهای ناپیوسته (Batch Reactors)
2. رآکتورهای نیمه پیوسته (Semi-batch Flow Reactors)
3. رآکتورهای پیوسته(Continuous/Steady state flow reactor)

• راکتورهای ناپیوسته

در راکتور هایی که حین انجام واکنش، ماده ای به راکتور وارد نشده و از آن نیز خارج  نمی شود، سیستم ناپیوسته نامیده می شود. به عبارتی دیگر، در این نوع از راکتور شیمیایی، ابتدا مواد اولیه وارد راکتور می شود و پس از انجام واکنش در زمان مشخص، محصول یا محصولات و موادی که واکنش نداده اند از راکتور خارج می شوند. پس از تخلیه محصولات از راکتور راکتور جهت انجام واکنش دوره های بعدی پاکسازی و مهیا می شود.

راکتورهای ناپیوسته نسبت به انواع دیگر راکتورها نیاز به سیستم های کنترلی کمتری دارند و ساختار ساده تری نیز دارند. مصرف این نوع از راکتورها در مواردی است که انجام واکنش مورد نظر به مدت زمان نسبتا طولانی نیاز دارند تا واکنش گر ها فرصت انجام واکنش را در یک راکتور ناپیوسته داشته باشند.

• راکتورهای نیمه پیوسته

این نوع از راکتورها دارای انواع مختلفی هستند، دارای فقط ورودی و یا خروجی ماده  هستند.  راکتورهای نیمه پیوسته دارای همان محدودیت های راکتور ناپیوسته هستند اما از نظر مزایا نسبت به راکتورهای ناپیوسته، دارای کنترل مناسب تر حرارت و واکنش های نامطلوب می باشد. بدین صورت که می توان با وارد نمودن تدریجی یکی از اجزای واکنش دهنده با غلظت پایین از ایجاد محصولات نامطلوب جلوگیری نمود. از موارد استفاده راکتورهای نیمه پیوسته می توان به کاربرد آن برای واکنش های دو فازی نام برد که گاز به صورت حباب وارد فاز مایع شود.

دو نوع غالب از ترکیب مواد در راکتور نیمه پیوسته وجود دارد که در نوع اول راکتور از یکی از مواد اولیه پر شده و ماده یا مواد اولیه دیگر به آن اضافه می شوند. در نوع دیگر مواد اولیه به طور همزمان وارد راکتور می شوند و تا پایان واکنش هیچ ماده ای از راکتور خروج پیدا نمیکند.

• راکتورهای پیوسته

در راکتورهای پیوسته، به طور مداوم ورودی ماده اولیه و خروجی محصول وجود دارد و از آن جایی که در این حالت ترکیب درصد ورودی و خروجی با زمان تغییر نمی کند که اصطلاحا حالت پایا (Steady State)  گفته می شود.

زمانیکه لازم باشد تا حجم زیادی از محصول در زمانی کم تولید شود، راکتورهای پیوسته بهترین گزینه برای انجام واکنش هستند. در این نوع از راکتور ها، دستگاه های و ابزار های کمکی و کنترلی بسیاری مورد نیاز است تا بتوان کنترل کیفیت محصولات واکنش را به بهترین نحو انجام داد.

جدا از دو تقسیم بندی اصلی بالا، راکتورهای لوله ای و مخزنی و همچنین بستر سیال و بستر ثابت انواعی از راکتورهای زیر مجموعه تقسیم بندی های ذکر شده در بالا هستند که بسته به نیاز هر فرایند از هر کدام از آنها مورد استفاده قرار میگیرد.