Проток чепа је значајна карактеристика ових реактора, тако да било која два молекула могу ући у реактор за краће време и изаћи у исто време. Чеп реактор обезбеђује ефикасну контролу времена реакције при оптимизацији поделе реактаната као и производа. Дакле, добар проток утикача је неопходан за добре перформансе у реакторима. Дакле, реактори који користе хемију чепног тока се обично називају реактори са чепним протоком или ПФР реактори. Плуг Флов Реацтор или ПФР је реактор трећег општег типа где се хранљиви састојци континуирано уносе у реактор и крећу се кроз реактор као „чеп“. Овај чланак разматра преглед а чеп проточни реактор , његов рад и његове примене.

Шта је Плуг Флов реактор?

Реактор са утикачним протоком или клипни реактор са протоком је реактор правоугаоног типа идеализованог протока који користи континуирани проток флуида за обраду материјала кроз цев. Овај реактор се користи за приказивање хемијских реакција унутар цилиндричне цеви тако да се све комбинације хемијских реакција испоручују сличном брзином дуж правца струјања, дакле; нема интеграције или повратног тока.

Овај реактор укључује цилиндричну цев са отворима на сваком крају за реактанте као и производе кроз које се реактанти доводе. За одржавање уједначене реакције у овом реактору, у реактор се даје вода на фиксној температури. Проток чепа се производи у овом реактору континуираним увођењем материјала од једног до другог краја, он континуирано уклања материјале. Често произведени материјали у ПФР, су; петрохемије, полимере, фармацеутске производе, итд. Ови реактори имају широк спектар примена у системима течне или гасне фазе.

Плуг флов реактор пружа изванредну контролу времена задржавања као и реакционих услова. Дакле, они обезбеђују висок ниво конверзије и компатибилни су са реакцијама кроз велико ослобађање (или) осетљивости на концентрацију реактаната. Међутим, они имају нека ограничења без радијалног мешања и једноставно аксијалног мешања.

Плуг Флов Реацтор

Кључне карактеристике

Кључне карактеристике реактора са чепним протоком укључују следеће.

Једносмерни проток

У ПФР-у, реактанти као и производи путују у једном правцу дуж дужине реактора без поновног мешања.

Градијент концентрације

Концентрација реактаната и производи у овом реактору се мењају са дужином реактора иако су конзистентни у било ком делу вертикалном у односу на ток.

Време боравка

Време задржавања засебне запремине реактаната која се троши унутар ПФР назива се време задржавања и стабилна је за све запремине.

Принцип рада реактора са утичним протоком

Плуг флов реактор ради оксидацијом алкохола и других органских једињења за производњу финих хемикалија као што су; пигменти и боје. Течности у овом реактору се крећу континуирано и уједначено кроз цев или цев. Реактанти улазе на једном крају реактора да би текли кроз реактор и постојали на другом крају.

Природа чепног тока у овом реактору осигурава да су хемијски реактанти изложени сличним условима кроз ПФР и да је свако време задржавања реактаната исто. Дакле, реактор са утичним протоком је изванредан избор за главне реакције којима је потребна прецизна контрола резидентног времена, температуре и притиска.

Дијаграм реактора са утичним протоком

Дизајн реактора са чепним протоком може се урадити са неком врстом капиларе која је мала цев (или) канал фиксиран у плочу. Ово је континуални реакторски сет са улазом реактаната и излазом садржаја реактора који се континуирано раде током рада реактора.

Реактор са протоком утикача (ПФР) нема мешалицу која има цилиндрични облик који омогућава да се течност развије уз минималну количину повратног мешања, као резултат тога, све честице флуида које улазе у реактор имају слично време задржавања . Овај реактор се свакако може сматрати низом танких течних кришки, које се састоје од малог шаржног реактора, потпуно промешаног у резу да се креће напред унутар реактора попут клипа.

Дијаграм реактора са утичним протоком

Једначина за општу равнотежу масе може се изразити на следећи начин за један од пресека течности унутар реактора:

Улаз = Излаз + Потрошња + Акумулација

Јединице сваке компоненте горњег израза су брзина кретања материјала попут мол/сец.

Извођење једначине реактора протока утикача

Плуг-флов реактор је идеализовани реактор где све честице у одређеном делу имају исту брзину и правац кретања. У реактору са чепним протоком (ПФР) нема повратног тока или мешања, тако да је проток течности попут чепа од улазне стране до излаза приказан на доњој слици.

Овај реактор се ствара у зависности од равнотеже масе, као и равнотеже топлоте унутар различите количине течности. Ако замислимо да је поступак изотермичан, онда се разматра само биланс масе.

Ако замислимо стабилне услове, концентрације реактаната на крају не варирају. То је типичан метод рада ПФР-а. Математичка једначина за ПФР може се једноставно написати као;

удЦи/дк = извор

Ци(0) = Ци(ф)

“4-битни компаратор величине ”

0≤ к ≤ Л

Где је „Ци“ реактант, „и“ је концентрација, „у“ је брзина течности, „νи“ је стехиометријски коефицијент, „р“ је брзина реакције и „к“ је позиција унутар реактора. „Цаф“ је концентрација реактанта А на улазу у реактор, а „Л“ је дужина реактора. Брзина флуида „у“ се мери у зависности од запреминског протока Фв (м3/с) и области попречног пресека реактора С (м^2):

у=Фв/С

У идеалном ПФР, све честице течности су биле у реактору тачно исту количину времена која се назива средњим задржавањем, мерено као;

Т =Л/у

Подаци о времену задржавања се обично користе у инжењерингу хемијских реактора за предвиђање промена и излазних концентрација.

Иреверзибилна реакција првог реда

Хајде да размотримо једноставну реакцију разлагања:

А–>Б

Кад год је реакција неповратна и првог реда, имамо:

удЦа/дк = -кЦа

Где је 'к' кинетичка константа. Генерално, кинетичка константа углавном зависи од температуре. Генерално, Арренијусова једначина се може користити за описивање овог односа. Овде претпостављамо изотермне услове, тако да нећемо користити ову зависност.

Модел за иреверзибилне реакције првог реда може се логички решити. Дакле, решење следи као;

Ца = Цафекп(-к*к/у)

Неповратна реакција другог реда

Пример неповратне реакције другог реда допушта нам да користимо следећи:

2А –> Б

Када је реакција неповратна и другог реда, имамо:

удЦа/дк = -2к*(Ца)^2

Карактеристике реактора са утичним протоком

Карактеристике реактора са чепним протоком укључују следеће.

Реактанти у реактору са утичним протоком теку кроз реактор у континуираном току са мало или без мешања.
Реакција у ПФР се дешава када се реактанти крећу са дужином реактора.
Концентрација реактаната се мења са дужином реактора и брзина реакције је генерално већа на улазу.
Ови реактори се често користе за реакције где год је неопходна велика промена и где год брзина реакције не реагује на промене апсорпције.
Време боравка унутар ПФР-а је обично кратко.
Биофилм се формира близу интерфејса ваздух-течност симулирајући окружења као што су усна шупљина, влажне површине камења и завесе за туширање.
Овај тип реактора ствара конзистентан биофилм са малим смицањем који се може користити као статички стаклени купон реактор за проверу ефикасности микробицида.
Биофилм овог реактора се лако анализира различитим методама као што су број живих плоча, одређивање дебљине и светлосна микроскопија.
Реактанти у ПФР-у се непрекидно троше јер теку низ дужину реактора.
Типичан ПФР може бити цев упакована кроз неки чврсти материјал.

Предности и мане

Тхе предности чепног реактора укључи следеће.

Предност ПФР у односу на ЦСТР је у томе што овај реактор има малу запремину за сличан простор-време и ниво конверзије.
Реактору је потребно мање простора и да је количина конверзије висока унутар ПФР у поређењу са ЦСТР за сличну запремину реактора.
Овај реактор се често користи за одлучивање о каталитичком кинетичком процесу у гасној фази.
Ови реактори су веома ефикасни у руковању реакцијама и за велику групу „типичних“ реакција утичу на веће стопе конверзије за сваку запремину реактора у поређењу са ЦСТР (континуирани реактори са мешањем)
Реактори су веома погодни за брзе реакције
Пренос топлоте у ПФР се може прилично боље управљати у поређењу са реакторима у резервоарима, што доводи до одличног уклапања за екстремно егзотермне системе
Због карактера чепног тока и нема повратног мешања, постоји доследно време задржавања у име свих реактаната, што доводи до поузданог квалитета производа, посебно тамо где велика времена задржавања доводе до стварања контаминације и угљенисања, и још много тога.
Одржавање чепног реактора је лако јер нема покретних елемената.
Они су једноставни механички.
Његова стопа конверзије је висока за сваку запремину реактора.
Квалитет производа се није променио.
Одлично за проучавање брзих реакција.
Запремина реактора се користи веома ефикасно.
Одличан за процесе великог капацитета.
Мањи пад притиска.
Нема повратног мешања
Директна скалабилност
Ефикасна контрола времена боравка, контрола температуре, ефикасно мешање, варијације од серије до серије су ограничене, итд.

Тхе недостаци реактора са утичним протоком укључи следеће.

“како генерисати наизменичну струју ”

У ПФР, перформансе егзотермног одзива је тешко контролисати због широког спектра температурних профила.
За ПФР, трошкови одржавања и оперативни трошкови су скупи у поређењу са ЦСТ.
Контрола температуре је тешка за реактор.
Вруће тачке се јављају у реактору кад год се користи за егзотермне реакције.
Тешко га је контролисати због варијација састава и температуре.
ПФР-ови су скупи за дизајн и одржавање због њиховог сложеног дизајна и монтаже.
ПФР су типично дизајнирани за прецизне реакције и можда неће моћи да прилагоде промене у сировинама или реакционим условима.
Оне се тешко одржавају и чисте због свог уског и дугачког дизајна.
Реактанти у ПФР-у могу да тече неравномерно што доводи до врућих тачака или непотпуних реакција.
Веома је значајно имати на уму да реактори са чепним протоком не могу да се уклопе у све примене. Дакле, мора се пажљиво анализирати време задржавања, кинетика, питања селективности, итд. да би се одлучило који тип реактора је погодан за примену.

Апликације

Примене реактора са утичним протоком укључују следеће.

ПФР се обично користе у производњи ђубрива, великој хемијској, петрохемијској и фармацеутској производњи.
Ови реактори се користе у процесима полимеризације као што је производња полипропилена и полиетилена.
Реактори са утикачем су погодни за реакционе системе течно-чврсто и гас-чврсто стање.
Они су погодни за хетерогене или хомогене реакције као што су; хидрогенација уља и масти.
ПФР се користе за оксидацију алкохола и других органских једињења и за стварање финих хемикалија као што су пигменти и боје.

Дакле, ово је преглед реактора са протоком утикача , рад, предности, мане и примене. Дизајн и избор доброг проточног реактора је и даље уметност и године знања чине да се побољшате у одабиру. Понекад је реактор са чепним протоком познат и као ЦТР (континуирани цевасти реактор). У идеализованом облику, облик реакционе комбинације може се измерити тако да се састоји од неких чепова и сваки чеп има уједначену концентрацију. Овај ПФР има претпоставку да нема аксијалног мешања тако да нема повратног мешања у реактору. Ево питања за вас, шта је реактор?