01 / مقدماتی
اصول اولیه
راکتور محیط کنترل‌شده تبدیل شیمیایی است. در راکتور ناپیوسته، خوراک‌گیری، واکنش و تخلیه مراحل جدا هستند؛ تغییر دستور تولید آسان‌تر است، اما شست‌وشو و بارگیری زمان چرخه را افزایش می‌دهند. مدل CSTR اختلاط کامل دارد، بنابراین غلظت خروجی با داخل مخزن برابر است. مدل PFR اختلاط محوری ندارد و هر جزء سیال در طول مسیر تغییر غلظت می‌دهد. بستر ثابت کاتالیست جامد را در جای خود نگه می‌دارد. بستر ثابت و PFR مترادف نیستند: اولی آرایش کاتالیست و دومی مدل جریان است. جریان در بستر واقعی می‌تواند با مدل ایده‌آل تفاوت داشته باشد.
02 / کاربردی
مثال حل‌شده
واکنش مایع برگشت‌ناپذیر A → B را با دمای ثابت، چگالی ثابت و سینتیک مرتبه اول فرض کنید. k برابر ۰٫۲۰ بر دقیقه، دبی حجمی ورودی ۲ مترمکعب بر دقیقه و تبدیل هدف ۰٫۸۰ است. در CSTR پایا، موازنه FA0 X = (−rA)V برقرار است و CA = CA0(1−X). زمان ماند ۲۰ دقیقه و حجم ۴۰ مترمکعب به دست می‌آید. انتگرال موازنه PFR زمان ماند ۸٫۰۴۷ دقیقه و حجم ۱۶٫۰۹۴ مترمکعب می‌دهد. در مخزن ناپیوسته با حجم ثابت، زمان واکنش ایده‌آل همین ۸٫۰۴۷ دقیقه است، اما زمان چرخه تولید بیشتر است. مقایسه فقط برای دما و سینتیک یکسان معتبر است و محدودیت انتقال حرارت یا زمان توقف را لحاظ نمی‌کند.
−rA = k CA CSTR: τ = X / [k(1 − X)] PFR: τ = −ln(1 − X) / k Batch: t = −ln(1 − X) / k
| مدل | زمان (دقیقه) | حجم (مترمکعب) |
|---|---|---|
| ناپیوسته | 8.047 | — |
| CSTR | 20 | 40 |
| PFR | 8.047 | 16.094 |
| بستر ثابت | dFA/dW = r′A | — |
03 / پیشرفته
تصمیم‌های مهندسی
انتخاب را از گزینش‌پذیری محصول و ایمنی شروع کنید. در این مثال مرتبه مثبت، اختلاط خوراک تازه با مایع کم‌غلظت نرخ CSTR را کاهش می‌دهد؛ واکنش خودکاتالیستی یا واکنش‌های رقیب می‌توانند نتیجه دیگری بدهند. چند CSTR سری به جریان پیستونی نزدیک می‌شوند. برای واکنش گرمازا، موازنه انرژی، توان سرمایش، ارزیابی فرار حرارتی و طراحی تخلیه اضطراری لازم است. بستر ثابت به نرخ بر واحد جرم کاتالیست، ضریب اثربخشی، غیرفعال‌شدن و افت فشار نیاز دارد؛ نرخ حجمی را در معادله dFA/dW = r′A وارد نکنید. داده سینتیک و توزیع زمان ماند را قبل از پیش‌بینی عملکرد کارخانه بررسی کنید.
دیدگاهها
هنوز دیدگاه تأییدشدهای ثبت نشده است.
بدون اجازهٔ انتشار، دیدگاه فقط در پنل شما میماند.
برای ثبت دیدگاه با پیامک وارد شوید.