Химический реактор: использование и преимущества

Химический реактор — это емкость, в которой создают и поддерживают устойчивые химические реакции для получения нужного продукта или проведения исследования.

Содержание

• Применение химических реакторов
• Основные виды
• Химические реакторы из полимерных материалов

Применение химических реакторов

Реакторы применяют на производствах химической и фармацевтической промышленностях, в учебных и исследовательских лабораториях. Также их используют на современных предприятиях, выпускающих косметические средства, химические образцы и фармацевтические препараты разного действия.

Аппарат может быть оснащен перемешивающим устройством (мешалкой), нагревательными элементами, уровнемером, смотровыми окнами, контрольно-измерительными приборами. Работают с приборами разных объемов: от нескольких миллилитров до сотен кубометров.

Основные виды

Существуют две базовые модели устройств:

1. Периодического действия.
2. Непрерывный с мешалкой

Эти модели могут модифицировать в зависимости от требований химического процесса.

Реактор периодического действия

Приборы этого типа используют при небольших объемах производства, длительном времени реакций или при высокой селективности химической реакции — когда потери изначального вещества по отношению к конечному продукту малы.

В химический реактор периодического действия все реагенты загружают единовременно. Процесс происходит в три стадии: загрузка сырья, его обработка (химическое превращение) и выгрузка готового продукта. Затем стадии повторяют — реактор работает циклами (периодами).

Часто в таких реакторах содержимое перемешивается внутренними рабочими лопастями, пузырьками газа или насосом. Контроль температуры происходит прокачкой через теплообменник, с помощью холодильника орошения или теплообменной рубашки (дополнительная камера вокруг корпуса реактора).

Устройства периодического действия часто применяют в химической и перерабатывающей пищевой промышленностях.

Непрерывный реактор с мешалкой

Реакторы этого типа применяют для обеспечения большого объема производства. Обычно они работают с жидкими реагентами, которые перемешиваются рабочими лопастями для правильного протекания процесса.

В непрерывных приборах химические вещества постоянно подаются в первую емкость, потом попадают в следующие, одновременно тщательно перемешиваясь в каждой из них. Состав смеси однороден в каждом отдельном резервуаре, но в общей системе концентрация меняется от емкости к емкости.

Среднее количество времени, которое проводит в резервуаре определенный объем реагента рассчитывают делением объема емкости на среднюю скорость прохождения потока через этот объем.

Также есть химические реакторы полупериодического действия. Они совмещают работу в периодическом и непрерывном режимах. Например, биореактор загружают периодически, при этом он постоянно выделяет углекислый газ, который нужно непрерывно удалять.

Химические реакторы из полимерных материалов

Такие устройства предназначены для работы с кислотами, щелочами, химически агрессивными веществами и жидкостями.

Химический реактор могут производить из:

• полиэтилена ПНД, рабочая температура: от −40 до +60 °С;
• полипропилена ПП-Б, рабочая температура: от −20 до +80 °С;
• полипропилена ПП-Г, рабочая температура: от 0 до +100 °С;
• поливинилхлорида ПВХ, рабочая температура: от 0 до +60 °С;
• поливинилхлорида ХПВХ, рабочая температура: от −40 до +95 °С;
• поливинилиденфторида ПВДФ, рабочая температура: от −30 до +140 °С;
• перфторалкоксида ПФА, рабочая температура: от −190 до +260 °С.

Оборудование делают объемом от 0,2 до 10 м³, внутренним диаметром от 500 мм до 2000 мм и высотой от 500 мм до 3000 мм. Вертикальные цилиндрические приборы считают оптимальными по форме, потому что она наиболее рациональна для равномерного протекания реакции. По типу днищ есть плоские и конические изделия.

Преимущества реакторов из полимерных материалов:

• Высокая коррозионная стойкость. Позволяет применять аппараты для многих химически агрессивных сред при соблюдении температуры и концентрации вещества.
• Химическая устойчивость. Благодаря этому полимер не вступает в реакцию с реагентами и продуктами реакции.
• 100% герметичность.
• Гладкая внутренняя поверхность. Препятствует задержке и скоплению исходных веществ и продуктов реакции.
• Широкий диапазон рабочих температур: от −150 до +260 °С для отдельных видов полимеров.
• Простота эксплуатации — устройства не требуют регулярного ухода.
• Низкая теплопроводность. За счет этого отсутствует необходимость использовать теплоизоляцию.
• Долгий срок работы — не менее 10 лет.

Также приборы из полимеров безопасны для экологии, что подтверждает их гигиенический сертификат.