تعریف راکتور شیمیایی

راکتور دستگاهی برای انجام واکنش­های شیمیایی است. موادی با درصد و شرایط مشخص وارد راکتور شده و موادی با ماهیت جدید به عنوان محصول از آن خارج می­شود. در تمام صنایعی که با واکنش­های شیمیایی سروکار دارند، راکتورها مورد استفاده قرار می­گیرند. راکتورهایی که برای انجام واکنش­های شیمیایی در مقیاس صنعتی استفاده می­شوند، نیازمند طراحی حرفه­ای و تخصصی هستند. طراحی این راکتورها در دو مرحله طراحی فرآیندی و طراحی مکانیکی انجام می­شود. در طراحی فرآیندی، شرایط لازم برای تولید محصول از جمله دما، فشار، زمان ماند و غیره بررسی می­شود. سپس طراحی مکانیکی برای مشخص کردن ابعاد، تجهیزات جانبی و غیره انجام می­شود و در نهایت راکتوری با اندازه مشخص و تجهیزات مورد نیاز برای استفاده در شرایط مورد نظر ساخته می­شود. طراحی مکانیکی راکتور اغلب با نرم­افزار PV-ELITE انجام می­شود.

اجزای راکتور

اجزای اصلی راکتور شامل محفظه واکنش، شفت و همزن، شیرآلات، نازل­های ورودی­ و خروجی­، سیستم گرمایشی و سرمایشی، تجهیزات ابزار دقیق (برای دما، فشار، pH، غلظت و غیره)، بفل، اسپارجر، تجهیزات آب­بندی (sealing) الکتروموتور و گیربکس و با توجه به نوع عملیات، برخی موارد اختیاری است. تمام اجزای ذکر شده نیاز به طراحی دقیق دارد تا راکتور عملکرد مورد نظر را داشته باشد.

نمایی از راکتور با کویل حرارتی نیملوله و موتور گیربکس

بدنه راکتور: همانطور که پیشتر اشاره شد، برای تولید محصولات مشخص از مواد اولیه، راکتور به عنوان فضای انجام واکنش استفاده می­شود. بسته به شرایط عملیاتی و نوع واکنش، شکل و ویژگی­های راکتور تغییر می­کند. به عبارت دیگر، با توجه به طراحی­های انجام شده، راکتور ممکن است دارای تجهیزات داخلی و بیرونی مختلفی باشد که در نتیجه شکل ظاهری راکتورها می­تواند بسیار متنوع باشد. از طرف دیگر، تعیین جنس راکتور و ابعاد راکتور (از جمله طول، قطر و ضخامت ورق به کار رفته در ساخت بدنه راکتور) بسیار حائز اهمیت است ؛. برای مثال، اگر فشار عملیاتی بیشتر باشد، باید ضخامت بدنه بیشتر باشد. اما شایان ذکر است که با توجه به محدودیت­های ساخت راکتور، ضخامت را تا حد مشخصی می­توان زیاد کرد. همچنین با توجه به نوع مواد استفاده شده، می­توان راکتور را از ورقه­های کربن-استیل (آهن) و استیل ضدزنگ از گرید­های مشخص (مثلا استیل 304، استیل 316، استیل 321) ساخت. معمولا ساخت راکتور از استیل ضدزنگ بسیار پیچیده تر از ساخت راکتور با آهن معمولی است. فرآیند مونتاژ، برشکاری و لوله کشی مربوط به این راکتورها بسیار حائز اهمیت است. باید توجه داشت که برای این راکتورها، به دلیل اینکه ضد زنگ هستند، باید از جوشکاری خاصی (جوشکاری آرگون) استفاده شود.

در طراحی بدنه راکتور، باید محل نازل­های ورودی و خروجی، مکان­های نمونه­گیری، مسیرهای تخلیه مواد، مسیرهای دسترسی به داخل راکتور (ManHole)، تجهیزات ایمنی و ابزار دقیق و غیره در نظر گرفته شود. علاوه بر نکات مذکور، نحوه ساخت راکتور نیز حائز اهمیت است، برای مثال، نحوه نوردکاری (rolling)، ساخت عدسی استاندارد، جوشکاری، عملیات حرارتی و غیره از نکات مهم در ساخت راکتور است. شایان ذکر است که طراحی مکانیکی بدنه ، شفت و سایر متعلقات بر اساس استاندارد ASME انجام می­شود.

شیر کف­بند: به منظور حذف فضای مرده بین کف مخزن و شیر خروجی از مخزن از شیر کف­بند استفاده می­شود. هنگام بستن شیر، کف مخزن هیچ­گونه فضای مرده ندارد. لذا تمام محتویات راکتور به خوبی همزده می­شود.

نمایی از شیر کف بند

 

همزن راکتور: اغلب واکنش­های شیمیایی نیاز به اختلاط دارند. عموما در راکتورها، از همزن (mixer) برای اختلاط مناسب مواد استفاده می­شود. همزن از الکتروموتور، گیربکس، شفت، آب­بند شفت و پره تشکیل شده است. الکتروموتور حرکت دورانی لازم را تامین می­کند که از طریق شفت به پره­ها منتقل می­شود و پره­ها با حرکت دورانی خود باعث مخلوط شدن مواد می­شوند. گیربکس، سرعت الکتروموتور را به قدرت تبدیل می­کند، سرعت خروجی گیربکس معمولا بین 60 تا 100 دور بر دقیقه متغیر است. شایان ذکر است که کیلووات مورد نیاز الکتروموتور و گشتاور گیربکس با رعایت استاندارد ATEX محاسبه می­شود. در راکتورهای دارای همزن، به دلیل وجود شفت، محل ورود شفت باید آب­بندی شود. عموما سه نوع آب­بندی استفاده می­شود : آب­بندی از نوع پکینگ، مکانیکال سیل و مگنتیک سیل که با توجه به نوع پروژه یکی از این سه نوع آب­بندی انتخاب می­شود. طراحی همزن با پره­های مناسب متناسب با ویسکوزیته مواد واکنش­دهنده انجام می­شود.

سیستم سرمایشی و گرمایشی:در راکتورها، سیستم حرارتی دو نوع است، سیستم حرارتی خارجی که در آن ناودانی، نیم­لوله یا ژاکت حاوی سیال با مواد راکتور تماس مستقیم ندارد و بیرون محفظه قرار دارد، ژاکت حرارتی داخلی که در آن، لوله­ها درون راکتور و در تماس با مواد هستند. برای گرم کردن از بخار آب (یا آب داغ) یا روغن داغ به عنوان سیال استفاده می­شود که با توجه به شرایط عملیاتی دیگ بخار (یا دیگ آب گرم) یا دیگ روغن برای تامین سیال مورد نیاز استفاده می­شود. برای سردسازی راکتور، عموما سیال مورد استفاده آب است که با توجه به شرایط عملیاتی از برج خنک­کننده یا چیلر برای تامین اب سرد مورد نیاز استفاده می­شود.

بفل: در برخی شرایط عملیاتی، برای اختلاط بهتر مواد، از بفل استفاده می­شود. برای مثال، در واکنش­های گاز-مایع، اختلاط نقش بسزایی در کاهش مصرف واکنش­دهنده گازی دارد، لذا برای راکتورهایی که این واکنش­ها انجام می­شود، معمولا بفل استفاده می­شود. طراحی بفل با توجه به نوع مواد واکنش، قطر و طول راکتور انجام می­شود.

 

اسپارجر (توزیع­کننده گاز): در واکنش­های گاز-مایع به منظور ورود گاز به راکتور، نیاز به طراحی علمی یک اسپارجر است. وظیفه اسپارجر توزیع مناسب ذرات گاز به درون محلول مایع است. طراحی اسپارجر با توجه به استوکیومتری واکنش، نوع واکنش­دهنده مایع، نوع همزن و طول و قطر راکتور انجام می­شود.

نمایی از اسپارجرهای مختلف در راکتور گاز- مایع

 

تجهیزات ابزار دقیق: برای اینکه عملکرد یک راکتور به صورت آنلاین مشاهده و کنترل شود، به تجهیزات ابزار دقیق مثل دماسنج، فشارسنج، سطح سنج، pH متر، غلظت­سنج و غیره نیاز است. همچنین می­توان با یک برنامه PLC مقدار خوانده شده توسط هر کدام از این تجهیزات را به تجهیز دیگری مثل شیر ورودی یا خروجی ارتباط داد.

مخازن نگهداری

مخزن­ها عموما برای نگهداری مواد شیمیایی استفاده می­شوند. یک مخزن­ از نظر شکل ظاهری، شبیه راکتور است، با این تفاوت که چون در مخزن واکنشی انجام نمی­شود، فاقد تجهیزات جانبی (مثل همزن، سیستم گرمایشی، سرمایشی و غیره) است. با توجه به نوع ماده مورد نظر برای نگهداری، جنس مخزن می­تواند از کربن-استیل و استیل ضد زنگ با گریدهای مختلف باشد.

 

طراحی، ساخت و خدمات پس از فروش

شرکت شیمی صنعت ونداد با کسب دانش، مهارت و با داشتن تجارت ارزنده در طول سالیان متمادی، قابلیت طراحی و ساخت انواع راکتورهای شیمیایی و مخازن نگهداری در ابعاد و ظرفیت­های مختلف را دارد. طراحی مکانیکی راکتورها با توجه به داده های فرایندی از قبیل فشار و دمای راکتور، نوع مواد، ویسکوزیته، ظرفیت و نحوه انتقال حرارت بطور کامل و بر اساس استانداردهای مشخص، توسط تیم مهندسی این شرکت انجام می­شود.

 

لطفا جهت دریافت کاتالوگ و استعلام قیمت با ما تماس بگیرید.