Из-за особенностей химических реакторов, а также использования в процессе реакции химически активных веществ, к аппаратам выдвигается ряд условий, соблюдение которых необходимо для безопасности.
Химический реактор — это устройство, предназначенное для проведения химических реакций, совмещённых с массо- и теплопереносом вещества.
Аппараты этого типа используются в химической, фармацевтической, пищевой, нефтегазовой промышленности, а также применяются в исследовательских лабораториях.
Для достижения требуемого результата, а также для ускорения реакции процесс может происходить при повышенном/пониженном давлении и температуре либо с участием катализаторов.
Общие требования, предъявляемые к промышленным химическим реакторам
Как правило, в промышленности используются поточные устройства непрерывного действия — использование такого оборудования минимизирует простои и повышает производительность.
Существуют следующие требования, предъявляемые к химическим реакторам, которые используются в промышленной сфере:
-
Возможность обеспечить высокую скорость реакции и способность работать в интенсивном режиме. Максимальная производительность — одна из основных задач устройства, задействованного в производственных процессах крупного предприятия.
-
Низкий износ при работе в условиях повышенной температуры/давления, а также при постоянном контакте с химически агрессивными веществами. Устойчивость к коррозии.
-
Селективность и высокий выход продукта. Точность настройки параметров реакции: температура, давление, введение катализатора, скорость перемешивания, скорость введения в систему исходного сырья и т.д.
-
Минимальные энергозатраты при работе в сочетании с высокой интенсивностью. Экономичность может обеспечиваться как механически (снижением скорости перемешивания, движения вещества и т.д. — не всегда уместно, так как ведёт к снижению производительности), так и путём оптимизации процесса: например, использования выделяющейся при реакции теплоты для нагрева исходного сырья.
-
Лёгкая управляемость. Понятное управление ускоряет ввод устройства в эксплуатацию и снижает вероятность ошибок при его использовании. Возможность использования устройства персоналом без соответствующей квалификации сокращает расходы на обслуживание.
-
Возможность автоматизации. Автоматизация процессов обеспечивает безопасность использования, сводит к минимуму «человеческий фактор» и повышает производительность аппарата.
-
Возможность изменять основные параметры реакции, получая при этом стабильную работу и прогнозируемый результат.
-
Окупаемость, использование недорогих материалов для изготовления аппарата.
-
Простота конструкции, ремонтопригодность.
Особые требования к лабораторным химическим реакторам
Если для промышленных устройств основным критерием является высокая производительность, интенсивность работы и непрерывность протекания реакции, то в лабораториях фокус смещается на точность измерений, возможность тонкой настройки и контролируемость процесса.
По этой причине для лабораторных исследований преимущественно используются периодические или циклические модели: с периодической, а не непрерывной загрузкой/выгрузкой компонентов либо с выгрузкой итогового продукта в течение всего процесса.
Один из основных необходимых параметров лабораторного реактора — возможность подсоединить к нему дополнительные приборы (например, перемешивающие элементы), а также измерительное оборудование для отслеживания температуры, давления и других параметров процесса. Кроме того, во многих случаях для исследования необходима возможность взять пробу вещества во время процесса, не останавливая реакцию — в таких случаях аппараты оснащаются пробоотборником.
Для чистоты исследований в ряде случаев недопустимо использовать нагревательные элементы, которые контактируют с нагреваемой средой. В таком случае для лабораторных реакторов используются приборы внешнего нагрева (водяная баня, термостатирующая рубашка и т.д.) в сочетании с мешалками, распределяющими тепло равномерно по всей массе сырья. Важно также, чтобы внешний/внутренний термостат поддерживал температуру стабильно на одном уровне, не допуская незапланированных изменений.
В ряде случаев лабораторные реакции протекают в более сложных условиях, чем поставленные на поток промышленные процессы. Высокое давление и температура, а также использование для реакции химически агрессивных веществ требуют максимального уровня безопасности, а также высокого качества материалов и сборки реакторов.
Наконец, лабораторный реактор должен легко очищаться, чтобы при проведении новой реакции в ёмкости не оставалось следов сырья, использованного в предыдущей. Остальные необходимые параметры сходны с базовыми параметрами промышленных реакторов: безопасность, управляемость, ремонтопригодность.
Выбор реактора осуществляется в зависимости от параметров запланированных реакций: свойства сырья, температура, давление и т.д.
Специалисты «Концепт-Лаб» готовы помочь вам с выбором подходящего устройства из каталога готовых моделей, а также при необходимости разработать уникальный проект и сконструировать аппарат в соответствии с вашим запросом.
Оставьте запрос, чтобы наши сотрудники связались с вами для уточнения всех нюансов.
