Co to jest reaktor przepływowy?
Reaktor przepływowy jest procesem chemicznym, w którym surowce są dodawane do naczynia reakcyjnego, zwykle szeregu rurek, w celu ciągłego wytwarzania produktów. Różni się to od procesu wsadowego, w którym wszystkie materiały są dodawane i poddawane reakcji, a następnie usuwane i przetwarzane. Reakcje przepływowe trwają tak długo, jak surowce są dodawane na jednym końcu, i mogą być stosowane zarówno do cieczy, jak i gazów.
Reaktor przepływowy składa się zazwyczaj z szeregu rurek wewnątrz skorupy o kontrolowanej temperaturze. Do skorupy można dodać ciepło lub chłodziwo, aby zapewnić kontrolę temperatury reakcji wewnątrz rur. Reaktor może być zbudowany z metali, tworzyw sztucznych lub kompozytów w razie potrzeby, aby zapobiec atakowi surowców.
Konstrukcja rur dla reaktora przepływowego może się znacznie różnić w zależności od pożądanych reakcji. Rzadko rury są puste, ponieważ mieszanie nie występuje w pustych rurkach; materiały pozostaną rozdzielone wewnątrz rur i nie będą reagować. Cewki mniejszych rurek, małe kształty zwane pakowaniem lub bariery wewnętrzne zwane przegrodami są używane do mieszania razem reagentów lub surowców.
Umieszczenie zwiniętej rurki w reaktorze przepływowym może pomóc w mieszaniu lub przenoszeniu ciepła. Cewki zwiększają odległość chemikaliów w sekcji reakcyjnej, zapewniając więcej czasu na zajście procesu chemicznego. Ciecze grzewcze lub chłodzące mogą również znajdować się wewnątrz cewek, z reagentami na zewnątrz, dla lepszej kontroli temperatury. Rozmiar rurki, który zmienia średnicę wewnętrzną lub przekrój, można zmieniać w celu zmiany szybkości przepływu reagentów.
Rurki mogą być wypełnione różnymi materiałami w zależności od potrzebnych reakcji. Niektóre chemikalia wymagają katalizatora, materiału, który przyspiesza reakcje bez zużycia w procesie. Katalizatory można dodawać do ceramicznych szklanych koralików lub innych materiałów i pakować w tuby. Można również zastosować wypełnienie bez katalizatora, aby pomóc zmieszać reagenty, co jest często potrzebne, jeśli na zewnątrz rur zostanie zastosowane ciepło lub chłodzenie. Bez mieszania materiał znajdujący się najbliżej ścianek rurki będzie zbyt gorący lub zimny, co wpłynie na jakość produktu.
Przegrody mogą się znacznie różnić w projekcie, ale wszystkie pomagają mieszać, tworząc wiry lub wiry turbulencji w rurze. Mogą to być warstwy siatki zainstalowane w rurkach lub rowki wykonane w ścianach rurki. Katalizatory można również powlekać na powierzchniach przegród, zapewniając oprócz mieszania kontrolę reakcji.
Konstrukcja reaktora przepływowego uwzględnia także szybkość reakcji chemikaliów. Przepływ chemikaliów przez wszystkie rurki musi być taki sam, w przeciwnym razie jakość gotowego produktu może być różna dla każdej rurki. Projektowanie prędkości przepływu w celu uzyskania warunków przepływu tłokowego zapewnia spójny produkt. Przepływ tłokowy jest charakterystyczny dla konstrukcji rurki i kontroli prędkości przepływu, w której czas reakcji reaktorów w reaktorze jest taki sam, niezależnie od tego, która rura jest obserwowana.