راکتورها

راکتورها یکی از تجهیزات مهم در صنایع شیمیایی محسوب می شوند که عملکرد آنها تاثیر مستقیم بر کیفیت محصول نهایی خواهد داشت. راکتورها را می توان قلب تپنده یک فرآیند شیمیایی دانست.

دسته بندی راکتورها معمولا بر اساس سه مولفه نوع جریان، نحوه عملکرد و ساختمان آن انجام می شود که در ادامه به معرفی و شرح این دسته بندی ها خواهیم پرداخت.

نوع جریان:

در تقسیم بندی بر اساس نوع جریان راکتور ها را به دو دسته کلی راکتور پلاگ (Plug) و راکتور میکس (mixed) طبقه بندی می کنند.

تفاوت این دو همانطور که پیشتر نیز گفته شد نحوه جریان واکنش دهنده ها در آنهاست، در نوع پلاگ مواد اولیه در درون راکتور جریان یافته و واکنش در حین عبور از داخل راکتور انجام می شود بنابراین می توان انتظار داشت در طول راکتور به تدریج از غلظت واکنش دهنده ها کاسته شده و میزان محصول تولیدی افزایش یابد.

نحوه عملکرد این راکتور، آن را برای استفاده در مواردی که سرعت انجام واکنش بالا یا هدف تولید مقادیر زیادی از محصول باشد ایده آل نموده است.

در جریان mixed نیز برای افزایش نرخ تبدیل و ایجاد محصول یکنواخت، مواد اولیه توسط یک هم زن با یکدیگر مخلوط شده و واکنش می دهند.

در واقع در این راکتور ها جریان گردابه مانندی توسط همزن ها ایجاد می شود تا بازدهی در تولید محصول از طریق عملیات اختلاط واکنش دهنده ها به حداکثر برسد.

نکته ی قابل توجه این است که هزینه تولید راکتور پلاگ به مراتب کمتر از راکتور میکس می باشد.به همین دلیل در صورت عدم نیاز به شرایط غیر عادی و خاص برای انجام واکنش، همواره انتخاب اول به دلیل هزینه کمتر راکتور پلاگ خواهد بود.

نحوه عملکرد :

بر اساس نحوه عملکرد، این تجهیزات را به سه گروه پیوسته، ناپیوسته و نیمه پیوسته تقسیم کرده اند.

در راکتور پیوسته همانطور که از نام آن پیداست مواد اولیه به صورت دائم از یک سو وارد راکتور شده و از سوی دیگر محصول نهایی بعد از انجام واکنش خارج می شود.

نوع دوم از راکتورها در تقسیم بندی ذکر شده، راکتورهای ناپیوسته هستند که در آنها واکنش دهنده ها وارد راکتور شده و مدتی درون آن باقی می مانند تا به خوبی با یکدیگر واکنش دهند ، این زمان که از آن با عنوان زمان اقامت یاد می شود وابسته به نرخ تبدیل مورد انتظار واکنش دهنده به محصول بوده و در موارد مختلف متفاوت است.

در نوع نیمه پیوسته نیز ورود و خروج مواد اولیه و محصولات در چند مرحله صورت می گیرد و ممکن است واکنش بین مواد اولیه و در نهایت تولید محصول در دو یا سه مرحله انجام شود. همین ویژگی سبب کنترل شرایط در مراحل واکنش و همچنین به حداقل رساندن میزان تشکیل محصولات جانبی می گردد .

ساختمان :

آخرین مولفه مهم در تقسیم بندی این تجهیزات نوع ساختمان آنها می باشد، که بر همین اساس می توان راکتورها را به پنج دسته CSTR ، PFR ، بستر ثابت ، بستر متحرک و بستر سیال دسته بندی نمود.

به طور خلاصه می توان گفت راکتور های CSTR شبیه راکتور های MIXED بوده و دارای یک همزن برای اختلاط مواد اولیه و انجام واکنش هستند، نوع PFR نیز عملکردی شبیه به راکتور پیوسته داشته و ورود مواد اولیه و خروج محصول در آن به صورت مداوم و بی وقفه انجام می شود.

در نهایت سه نوع باقی مانده یعنی انواع بستر ثابت، بستر متحرک و بستر سیال نیز عمدتا در واکنش های کاتالیستی استفاده می شوند، تفاوت آنها در ثابت بودن کاتالیست در راکتور(بستر ثابت)، غوطه وری در مواد اولیه (بستر سیال) و متحرک بودن آن برای مواردی که احیای کاتالیست در کوتاه مدت مورد نیاز است می باشد.