Batch reactorEdit

den enkleste typen reaktor er en batch reaktor. Materialer lastes inn i en batchreaktor, og reaksjonen fortsetter med tiden. En batchreaktor når ikke en stabil tilstand, og kontroll av temperatur, trykk og volum er ofte nødvendig. Mange batchreaktorer har derfor porter for sensorer og materialinngang og-utgang. Batchreaktorer brukes vanligvis i småskala produksjon og reaksjoner med biologiske materialer, som i brygging, pulping og produksjon av enzymer. Et eksempel på en batchreaktor er en trykkreaktor.

CSTR (kontinuerlig rørt-tank reaktoren)Edit

I EN CSTR innføres en eller flere væskereagenser i en tankreaktor som typisk omrøres med et løpehjul for å sikre riktig blanding av reagensene mens reaktoravløpet fjernes. Å dele tankens volum med gjennomsnittlig volumstrømningshastighet gjennom tanken gir romtid, eller tiden som kreves for å behandle et reaktorvolum av væske. Ved hjelp av kjemisk kinetikk, kan reaksjonens forventede prosent ferdigstillelse beregnes. Noen viktige aspekter VED CSTR:

• ved steady-state må massestrømningshastigheten være lik massestrømningshastigheten ut, ellers vil tanken overflyte eller gå tom (forbigående tilstand). Mens reaktoren er i en forbigående tilstand må modellligningen utledes fra differensial masse og energibalanser.
• reaksjonen fortsetter ved reaksjonshastigheten assosiert med den endelige (output) konsentrasjonen, siden konsentrasjonen antas å være homogen gjennom reaktoren.
• Ofte er det økonomisk gunstig å operere flere CSTRs i serie. Dette tillater for eksempel den første CSTR å operere ved en høyere reagenskonsentrasjon og dermed en høyere reaksjonshastighet. I disse tilfellene kan størrelsen på reaktorene varieres for å minimere den totale kapitalinvesteringen som kreves for å gjennomføre prosessen.
• Det kan påvises at et uendelig antall uendelig små CSTRs som opererer i serie, vil være ekvivalent med EN PFR. oppførselen TIL EN CSTR er ofte tilnærmet eller modellert av En Kontinuerlig, Ideelt Omrørt Tankreaktor (CISTR). Alle beregninger utført Med CISTRs antar perfekt blanding. Hvis oppholdstiden er 5-10 ganger blandetiden, anses denne tilnærmingen for å være gyldig for tekniske formål. CISTR-modellen brukes ofte til å forenkle tekniske beregninger og kan brukes til å beskrive forskningsreaktorer. I praksis kan det bare bli kontaktet, spesielt i industriell størrelse reaktorer der blandetiden kan være meget stor.en loop reaktor er en hybrid type katalytisk reaktor som fysisk ligner en rørformet reaktor, men fungerer som EN CSTR. Reaksjonsblandingen sirkuleres i en rørsløyfe, omgitt av en kappe for kjøling eller oppvarming, og det er en kontinuerlig strøm av utgangsmateriale inn og produkt ut.
  

  PFR (plug flow reactor)Rediger

  

  Enkelt diagram som illustrerer plug flow reactor modell

  Hovedartikkel: Plug flow reactor modell

  I en pfr, noen ganger kalt kontinuerlig rørformet REAKTOR (ctr), pumpes en eller flere væskereagenser gjennom et rør eller rør. Den kjemiske reaksjonen fortsetter når reagensene beveger seg GJENNOM PFR. I denne typen reaktor skaper den endrede reaksjonshastigheten en gradient med hensyn til avstanden som krysses; ved innløpet til PFR er hastigheten svært høy, men når konsentrasjonene av reagensene reduseres og konsentrasjonen av produktet(e) øker reaksjonshastigheten bremser. NOEN viktige aspekter VED PFR:

  • DEN idealiserte PFR-modellen antar ingen aksial blanding: ethvert element av væske som reiser gjennom reaktoren, blander seg ikke med væske oppstrøms eller nedstrøms fra den, som antydet av begrepet «pluggstrøm».
  • Reagenser kan innføres I PFR på andre steder i reaktoren enn innløpet. På denne måten kan man oppnå en høyere effektivitet, eller STØRRELSEN og kostnaden FOR PFR kan reduseres.
  • EN PFR har en høyere teoretisk effektivitet enn EN CSTR av samme volum. Det vil si, gitt samme romtid( eller oppholdstid), vil en reaksjon fortsette til en høyere prosentvis fullføring i EN PFR enn I EN CSTR. Dette gjelder ikke alltid for reversible reaksjoner.

  for de fleste kjemiske reaksjoner av industriell interesse er det umulig for reaksjonen å fortsette til 100% ferdigstillelse. Reaksjonshastigheten reduseres etter hvert som reaktantene forbrukes til det punktet hvor systemet når dynamisk likevekt(ingen nettreaksjon eller endring i kjemiske arter oppstår). Likevektspunktet for de fleste systemer er mindre enn 100% fullført. Av denne grunn følger en separasjonsprosess, som destillasjon, ofte en kjemisk reaktor for å skille eventuelle gjenværende reagenser eller biprodukter fra det ønskede produktet. Disse reagensene kan noen ganger gjenbrukes i begynnelsen av prosessen, for eksempel I Haber-prosessen. I noen tilfeller vil meget store reaktorer være nødvendige for å nærme seg likevekt, og kjemiske ingeniører kan velge å skille den delvis reagerte blandingen og resirkulere gjenværende reaktanter.under laminære strømningsforhold er antagelsen om pluggstrømmen svært unøyaktig, da væsken som beveger seg gjennom midten av røret beveger seg mye raskere enn væsken på veggen. DEN kontinuerlige oscillatoriske baffled reaktoren (COBR) oppnår grundig blanding ved kombinasjonen av fluidoscillasjon og åpningsbaffler, slik at pluggstrømmen kan tilnærmes under laminære strømningsforhold.

  Semibatch reactorEdit

  Utdypende artikkel: Semibatch reactor

  en semibatch reactor drives med både kontinuerlige og batch innganger og utganger. En fermenter, for eksempel, er lastet med en gruppe medium og mikrober som stadig produserer karbondioksid som må fjernes kontinuerlig. På samme måte er det vanligvis vanskelig å reagere en gass med en væske, fordi et stort volum gass er nødvendig for å reagere med en lik masse væske. For å overvinne dette problemet, kan en kontinuerlig tilførsel av gass bobles gjennom en batch av en væske. Generelt, i semibatch operasjon, en kjemisk reaktant er lastet inn i reaktoren og en annen kjemisk tilsettes sakte (for eksempel for å hindre sidereaksjoner), eller et produkt som resulterer fra en faseendring fjernes kontinuerlig, for eksempel en gass dannet av reaksjonen, et fast stoff som utfelles ut, eller et hydrofobt produkt som dannes i en vandig løsning.

  Katalytisk reaktorrediger

  selv om katalytiske reaktorer ofte implementeres som pluggstrømningsreaktorer, krever analysen mer komplisert behandling. Frekvensen av en katalytisk reaksjon er proporsjonal med mengden katalysator reagensene kontakter, samt konsentrasjonen av reaktantene. Med en fastfasekatalysator og væskefasereagenser er dette proporsjonalt med det eksponerte området, effektiviteten av diffusjon av reagenser inn og produkter ut og effekten av blanding. Perfekt blanding kan vanligvis ikke antas. Videre forekommer en katalytisk reaksjonsvei ofte i flere trinn med mellomprodukter som er kjemisk bundet til katalysatoren; og da den kjemiske bindingen til katalysatoren også er en kjemisk reaksjon, kan den påvirke kinetikken. Katalytiske reaksjoner viser ofte såkalt forfalsket kinetikk, når den tilsynelatende kinetikken skiller seg fra den faktiske kjemiske kinetikken på grunn av fysiske transporteffekter.

  produktet av katalysatoren er også en vurdering. Spesielt i høytemperatur petrokjemiske prosesser deaktiveres katalysatorer ved prosesser som sintring, koking og forgiftning.et vanlig eksempel på en katalytisk reaktor er katalysatoren som behandler giftige komponenter i bilutslipp. Imidlertid er de fleste petrokjemiske reaktorer katalytiske, og er ansvarlige for de fleste industrielle kjemiske produksjon, med ekstremt høyvolumeksempler, inkludert svovelsyre, ammoniakk, reformat/BTEX (benzen, toluen, etylbenzen og xylen) og væskekatalytisk krakking. Ulike konfigurasjoner er mulige, se Heterogen katalytisk reaktor.