Τι είναι ένας αντιδραστήρας ροής;

Ένας αντιδραστήρας ροής είναι μια χημική διαδικασία όπου προστίθενται πρώτες ύλες σε ένα δοχείο αντίδρασης, συνήθως μια σειρά σωλήνων, για να δημιουργηθούν συνεχώς προϊόντα.Αυτό είναι διαφορετικό από μια διαδικασία παρτίδας, όπου όλα τα υλικά προστίθενται και αντιδρούν, στη συνέχεια αφαιρούνται και επεξεργάζονται.Οι αντιδράσεις ροής συνεχίζονται όσο προστίθενται πρώτες ύλες στο ένα άκρο και μπορούν να χρησιμοποιηθούν τόσο για τα υγρά όσο και για τα αέρια.

Ο σχεδιασμός ενός αντιδραστήρα ροής είναι συνήθως μια σειρά σωλήνων μέσα σε ένα κέλυφος ελεγχόμενο με θερμοκρασία.Η θερμοκρασία ή το ψυκτικό υγρό μπορεί να προστεθεί στο κέλυφος για να παρέχει έλεγχο θερμοκρασίας της αντίδρασης μέσα στους σωλήνες.Ο αντιδραστήρας μπορεί να κατασκευαστεί από μέταλλα, πλαστικά ή σύνθετα υλικά, όπως απαιτείται για να αποφευχθεί η επίθεση των πρώτων υλών. Τα σχέδια σωλήνων για έναν αντιδραστήρα ροής μπορεί να ποικίλει σε μεγάλο βαθμό ανάλογα με τις επιθυμητές αντιδράσεις.Σπάνια οι σωλήνες είναι άδειοι, επειδή η ανάμειξη δεν θα εμφανιστεί σε κενούς σωλήνες.Τα υλικά θα παραμείνουν διαχωρισμένα μέσα στους σωλήνες και δεν θα αντιδράσουν.Τα πηνία μικρότερων σωλήνων, μικρών σχημάτων που ονομάζονται συσκευασία ή εσωτερικά εμπόδια που ονομάζονται διαφράγματα χρησιμοποιούνται όλα για να αναμειγνύονται τα αντιδραστήρια ή οι πρώτες ύλες.

Η τοποθέτηση σωληνώσεων σε σπειροειδή μέσα σε έναν αντιδραστήρα ροής μπορεί να βοηθήσει με τη ανάμειξη ή τη μεταφορά θερμότητας.Τα πηνία προσθέτουν απόσταση για να ταξιδεύουν τα χημικά στο τμήμα αντίδρασης, παρέχοντας περισσότερο χρόνο για να συμβεί η χημική διαδικασία.Τα υγρά θέρμανσης ή ψύξης μπορούν επίσης να βρίσκονται μέσα στα πηνία, με τα αντιδραστήρια έξω, για καλύτερο έλεγχο της θερμοκρασίας.Το μέγεθος του σωλήνα, το οποίο αλλάζει την εσωτερική διάμετρο ή διατομή, μπορεί να ποικίλει για να αλλάξει τους ρυθμούς ροής αντιδραστηρίου. Οι σωλήνες μπορούν να συσκευαστούν με διάφορα υλικά που βασίζονται σε ποιες αντιδράσεις χρειάζονται.Ορισμένες χημικές ουσίες απαιτούν έναν καταλύτη, ένα υλικό που επιταχύνει τις αντιδράσεις χωρίς να εξαντληθεί στη διαδικασία.Οι καταλύτες μπορούν να προστεθούν σε κεραμικά γυάλινα χάντρες ή σε άλλα υλικά και να συσκευάζονται στους σωλήνες.Η μη καταλύτη συσκευασία μπορεί επίσης να χρησιμοποιηθεί για να βοηθήσει να αναμειχθούν τα αντιδραστήρια, τα οποία συχνά χρειάζονται εάν εφαρμοστεί θερμότητα ή ψύξη στο εξωτερικό των σωλήνων.Χωρίς ανάμειξη, το υλικό που βρίσκεται πλησιέστερα στους τοίχους του σωλήνα θα είναι πολύ ζεστό ή κρύο, γεγονός που θα επηρεάσει την ποιότητα του προϊόντος.

Τα διαφράγματα μπορεί να ποικίλουν σε μεγάλο βαθμό στο σχεδιασμό, αλλά όλα βοηθούν στη ανάμειξη δημιουργώντας στροβιλίσεις ή στροβιλισμένες αναταραχές μέσα στο σωλήνα.Μπορούν να είναι στρώματα πλέγματος εγκατεστημένα στους σωλήνες, ή αυλάκια που κατασκευάζονται στους τοίχους του σωλήνα.Οι καταλύτες μπορούν επίσης να επικαλυφθούν σε επιφάνειες διαφράγματος, παρέχοντας έλεγχο αντίδρασης εκτός από την ανάμειξη.

Ο σχεδιασμός του αντιδραστήρα ροής λαμβάνει επίσης υπόψη τον ρυθμό αντίδρασης των χημικών ουσιών.Η κίνηση των χημικών ουσιών μέσω όλων των σωλήνων πρέπει να είναι η ίδια ή η ποιότητα του τελικού προϊόντος μπορεί να είναι διαφορετική από κάθε σωλήνα.Ο σχεδιασμός των ρυθμών ροής για να κερδίσει συνθήκες ροής βύσματος εξασφαλίζει ένα συνεπές προϊόν.Η ροή του βύσματος είναι ένα χαρακτηριστικό του σχεδιασμού του σωλήνα και του ελέγχου ρυθμού ροής, όπου τα αντιδραστήρια του χρόνου δαπανούν στον αντιδραστήρα είναι ο ίδιος ανεξάρτητα από τον σωλήνα που παρατηρείται.