22. Chemický reaktor a jeho návrh
1. Vymenujte zariadenia používané v chemickom priemysle
2. Popíšte základné triedenie reaktorov
3. Vysvetlite faktory rozhodujúce pri výrobe reaktora
4. Vysvetlite rozdiel medzi reálnym a ideálnym reaktorom
5. Vysvetlite, čo sa určuje pri výpočte resp. návrhu reaktora
Vypracovanie
1. Zariadenia v chemickom priemysle:
I. reaktor s miešadlom
II. rúrkový reaktor
III. pomocné reaktory
IV. rúrková pec
V. destilačná kolóna
VI. extrakčná kolóna
VII. absorpčná kolóna
VIII. desorpčné, odháňacie a odplyňovacie kolóny
IX. odparka
X. výmenník tepla, parný kotol
XI. kryštalizátor
XII. sušiareň
XIII. zásobník, zberná nádrž
XIV. zmiešavač
XV. usadzovač
XVI. extrúder
XVII. filter
XVIII. cyklón, odstredivka
XIX. mlyn
XX. kompresor
XXI. potrubie
2. delenie podľa režimu: izotermické (vymieňa sa teplo z okolím)
adiabatické (teplo sa s okolím nevymieňa)
delenie podľa charakteru toku: dokonale premiešavané
reaktory z priestorovým tokom
delenie podľa činnosti: kontinuálny (prietokový) nepretržitý tok
diskontinuálny(vsádzkový) pretržitý tok
delenie podľa látok zloženia fáz: kotlové (kvapalinové)
vežové (plynné, kvapalinové, tuhé)
rúrkové (plynné)
pece (tuhé)
I. Kotlové reaktory- sú to reaktory na kvapalné zmesi obsahujú miešadlo. Môžu byť prietokové alebo vsádzkové. Výmena tepla medzi reakčnou zmesou a okolím môže prebiehať troma spôsobmi : 1, dvojitý plášť- duplikátor; 2, ohrevný alebo chladiaci had (vnútri alebo zvonku) 3, chladenie zmesi mimo reaktora vo výmenníkoch tepla (reakčná zmes cirkuluje mimo reaktora)
II. Vežové reaktory – používame vtedy ak sa reakcie zúčastňuje okrem kvapaliny aj plyn alebo tuhá látka. Nemajú miešadlá miešanie je zabezpečené prebublávaním, náplňou alebo dierovanými etážami Typy: 1, s prebublávanou vrstvou kvapaliny 2, náplňová veža 3, s dierovanými perforovanými etážami
III. Rúrkové reaktory – reakcie v plynnej fáze prebiehajú pri vysokých teplotách často za prítomnosti katalyzátora a vysokých tlakov a vysokých rýchlostiach. Reakčná zmes sa v rúrkach takmer nepremiešava (piestový tok). Reaktanty prechodom cez rúrky postupne zreagujú. Výmena tepla sa uskutočňuje cez steny rúrok, ktoré obklopuje prenášač tepla
IV. Pece – Musia mať zabezpečený neustály prívod tepla, majú veľké rozmery. Môžu byť hutnícke, koksárenské, cementárske. Tieto zariadenia sú špeciálne a preto ich nezaraďujeme medzi chemické reaktory.
3. Návrh reaktora - spočíva v určení jeho výkonu a veľkosti. Táto činnosť patrí do chemického inžinierstva. Postupne sa zvyšujú rozmery
Fázy:
I. vytvorenie laboratórneho reaktora
II. konštrukcia poloprevázdkového reaktora
III. poloprevázdkový reaktor
IV. skutočný reaktor
4. Ideálny reaktor: Každá častica sa zdrží v reaktore rovnaký čas
Každá častica reaguje pri tej istej teplote
Je zabezpečená dokonalá výmena tepla
Sú dokonale miešateľné
Reálny reaktor by sa mal čo najviac k reálnemu približovať
5. Výpočet reaktora dáva odpoveď na tieto otázky:
I. Aké rozmery má mať aby sa zabezpečila požadovaná produkcia
II. Aká veľká má byť teplo výmenná plocha aby sa zabezpečila požadovaná teplota
III. Aké parametre musia mať čerpadlá a miešadlá
IV. Aké má byť uloženie katalyzátora
V. Aký dopad budú mať odchýlky od optimálnych reakčných a prevádzkových podmienok
