أنواع المفاعلات الكيميائية

yassir algmmal الأربعاء سبتمبر 16 2009, 14:38

المفاعل من النوع Batch Reactors BSTR-

هذا المفاعل مشهور وقديم جداً وقلما يستخدم في الوقت الحالي وتعتمد فكرة عمله على خلط المتفاعلات بنسب معينة في وعاء ثم بعد ذلك يتم التقليب جيداً مع توفير الظروف اللازمة للتفاعل ويتم التقليب إما باستخدام طرق ميكانيكية وقلما تستخدم الطرق اليدوية في التقليب، وبعد إتمام التفاعل يتوقف التقليب ثم يتم تفريغ المفاعل من الناتج وتنظيفة وبعد ذلك يصبح المفاعل جاهزاً لشحنة جديدة أو تشغيلة جديدة New Batch
ومن عيوب هذا المفاعل أنه يحتاج لعمالة يدوية مكلفة للإشراف والتقليب والتنظيف كما أنه لا يصلح لإنتاج كميات كبيرة من النواتج حيث سيتطلب الأمر مفاعل ضخم جداً ولذلك ظهرت فكرة المفاعل المستمر التشغيل
=============

المفاعل من النوع The Continuous Stirred Tank Reactor - CSTR

وهذا المفاعل جاء ليتغلب على عيوب المفاعل من النوع Batch حيث يتم إدخال المتفاعلات باستمرار وبنسبة معينة وتم عملية التقليب بطريقة ميكانيكية مستمرة أيضاً أما النواتج فتخرج من المفاعل من فتحة جانبية على ارتفاع معين Level ولا بد أن يتم الحفاظ على النسبة بين المتفاعلات وكذلك معدل دخولها إلى المفاعل حيث يجب أن يترك الفرصة للمواد الموجودة في المفاعل أن تتفاعل مع بعضها البعض وفي نفس الوقت يعجل من خروج النواتج من المفاعل
ويتم التحكم في معدل دخول المتفاعلات إلى المفاعل عن طريق استخدام صمامات تحكم Control Valves ويسمى الوقت الذي تقضيه المتفاعلات داخل المفاعل إلى أن يكتمل التفاعل بالـ Residence Time :

Residence Time : is the amount of time spent by the materials in residence in the tank

وغاالباً ما يصلح هذا المفاعل لكثير من التفاعلات حيثث يتم الحصول على نواتج بمعدل ثابت ومستمر وفي نفس الوقت لا حاجة للعاملة البشرية المكلفة إلا أنه يحتاج لتحكم جيد Control للحفاظ على النواتج حيث إن أي تغير في تركيب النواتج يعني تغير أي من الظروف كأن تكون درجة حرارة الجو منخفضة في يوم معين ويحتاج المفاعل لزيادة التسخين أو أن لزوجة المتفاعلات قد ارتفعت بسبب الانخفاض في درجة الحرارة ... وهكذا

=============

المفاعلات من النوع Tubular Reactors

إذا دققت معي فإنك ستلاحظ أنه في حديثنا السابق قد تطرقنا إلى مفاعلات لا تصلح إلا لتفاعل المواد السائلة مع بعضها البعض وفي إحيان نادرة عض المواد الصلبة ولكن لا يصلح المفاعل من النوع Batch Reactor أو CSTR لتفاعل الغازات مع بعضها البعض أو في الحالات التي تتطلب ارتفاع درجة حرارة التفاعل بصورة شديدة حيث يتطلب الأمر زيادة مساحة انتقال الحرارة – من هنا جاءت فكرة هذا النوع من المفاعلات حيث تدخل المتفاعلات في أنابيب والأنابيب توفر مساحة سطح أكبر لانتقال الحرارة للغازات أو المواد السائلة المتفاعلة ويجب ملاحظة أن سمك الأنابيب المستخدمة يجب ألا يكون كبيراً لأن هذا يعوق انتقال الحرارة للمتفاعلات مما يعني أننا نحتاج لأنابيب أطول وهذا يشغل مساحة ويسبب تكاليف أكثر فلا يصلح مثلاً أن تدخل المتفاعلات في أنبوب طوله ميل مثلاً وفي الأحيان التي يتطلب الأمر فيها عمليات تسخين أشد يستخدم مفاعلات متعدد الأنابيب Multi Tubular Reactor

================

المفاعل من النوع Packed-Bed Reactor أو Fixed-Bed Reactor

بالطبع يتخدم هذا المفاعل في الحالات التي يتطلب فيها الأمر استخدام عوامل حفازة حيث يكون العامل الحفاز محملاً على مواد صلبة Supported on Solid Materials فيتم رص كريات العامل الحفاز فوق بعضها بطريقة منتظمة Regular أو عشوائية Dumped حسبما يقتضي الأمر وتدخل المتفاعلات من أسفل المفاعل حيث تمر على طبقات العامل الحفاز إلي إن يتم التفاعل ويكتمل في خلال فترة مرورها وتخرج النواتج من الأعلى

=============

المفاعل من النوع Fluidized-Bed Reactor

ظهرت الحاجة في بداية الأمر لهذا النوع من المفاعلات في عمليات حرق الفحم للحصول على عملية احتراق نظيفة ومثالية دون انبعاث غازات ضارة أو ملوثة للبيئة والتي تتطلب تكاليف باهظة لإزالتها من عوادم الاحتراق قبل طردها إلى الهواء الجوي.
حيث يكون الفحم مطحوناً على هيئة حبيبات صغيرة ويكون أشبه بالـ Fluid ويوضع في المفاعل ويضخ الهواء مع الوقود من الأسفل ويتخلل حبيبات الفحم فتشتعل وتحترق ويتحول المفاعل إلى أشبه ما يكون بفرن احتراق ومع استمرار مرور الهواء للأعلى يسحب معه نواتج وعوادم الاحتراق مثل الـ Ash فتخرج من فتحة جانبية أما عوادم الاحتراق فتنطلق مع الهواء الجوي
أما عن المتفاعلات التي يهدف تسخينها فإنها تكون في أنابيب تكون في منطقة الاحتراق لضمان عملية التسخين الشديدة وأحياناً يدخل بها بخار لتحميصه Superheating of steam
أما عن نواتج الاحتراق الضارة مثل ثاني أكسيد الكبريت SO2 أو أكاسيد النيتروجين NOx فيمكن التخلص منها بضخ مواد لها القدرة على نزعها مع الوقود المستخدم في عملية الاحتراق