Plug flow er et væsentligt kendetegn ved disse reaktorer, så alle to molekyler kan komme ind i reaktoren på kortere tid og afslutte på samme tid. Stik flow reaktor giver en effektiv kontrollerende reaktionstid ved optimering af opdelingen af reaktanter samt produkter. Så god propstrøm er nødvendig for god ydeevne i reaktorer. Så reaktorer, der bruger plug flow kemi, kaldes normalt plug flow reaktorer eller PFR reaktorer. Plug Flow Reactor eller PFR er en tredje generel type reaktor, hvor næringsstofferne tilføres kontinuerligt til reaktoren og bevæger sig gennem reaktoren som en 'prop'. Denne artikel diskuterer en oversigt over en prop flow reaktor , dets virkemåde og dets applikationer.

Hvad er en Plug Flow Reactor?

Plug flow reaktoren eller stempel flow reaktoren er en rektangulær type idealiseret flow reaktor, der bruger en kontinuerlig væskestrøm til at behandle materialer gennem et rør. Denne reaktor bruges til at afbilde kemiske reaktioner i et cylindrisk rør, således at alle de kemiske reaktionskombinationer vil blive tilført med en lignende hastighed langs strømningsretningen, således; der er ingen integration eller tilbageløb.

Denne reaktor omfatter et cylindrisk rør med åbninger i hver ende til reaktanter samt produkter, gennem hvilke reaktanter tilføres. For at opretholde en ensartet reaktion i denne reaktor tilføres vand ved en fast temperatur til reaktoren. Propstrømmen produceres i denne reaktor ved at indføre materiale kontinuerligt fra den ene ende til den anden ende, det fjerner materialerne kontinuerligt. De ofte producerede materialer i PFR, er; petrokemikalier, polymerer, lægemidler osv. Disse reaktorer har en bred vifte af anvendelser i enten væske- eller gasfasesystemer.

Plug flow-reaktor giver en enestående opholdstidskontrol såvel som reaktionsbetingelser. Så de giver høje niveauer af omdannelse og er kompatible med reaktioner gennem høj varmeafgivelse (eller) følsomhed over for koncentrationer af reaktant. De har dog nogle begrænsninger uden radial blanding og blot aksial blanding.

Plug Flow Reactor

Nøglefunktioner

Nøglefunktionerne ved en propstrømsreaktor omfatter følgende.

Ensrettet flow

I PFR bevæger reaktanterne såvel som produkterne sig i en enkelt retning langs reaktorens længde uden tilbageblanding.

Koncentrationsgradient

Reaktantkoncentrationen og produkterne i denne reaktor ændres med reaktorens længde, selvom den er konsistent på tværs af enhver sektion lodret i forhold til strømmen.

Opholdstid

Opholdstid et separat reaktantvolumen, der bruges inden for PFR, kaldes opholdstid og er stabilt for alle volumener.

Plug Flow Reactor arbejdsprincip

Plug flow reaktor virker ved at oxidere alkoholer og andre organiske forbindelser for at producere fine kemikalier som; pigmenter og farvestoffer. Væskerne i denne reaktor bevæger sig på en kontinuerlig og ensartet måde gennem et rør eller rør. Reaktanterne kommer ind i den ene ende af reaktoren for at strømme gennem reaktoren og eksisterer i den anden ende.

Plug flow-karakteren i denne reaktor sikrer, at de kemiske reaktanter udsættes for lignende forhold gennem PFR, og at hver reaktant opholdstid er den samme. Så en propflowreaktor er et fremragende valg til hovedreaktioner, der kræver nøjagtig kontrol af beboertid, temperatur og tryk.

Plug Flow Reactor Diagram

Designet af en propstrømsreaktor kan udføres med en type kapillar, som er et lille rør (eller) en kanal fastgjort til en plade. Dette er et kontinuerligt reaktorsæt med et indløb af reaktanter og et udløb af reaktorindholdet, som udføres kontinuerligt under hele reaktordriften.

En propstrømsreaktor (PFR) har ikke en omrører, som har en cylindrisk form, der tillader væsken at udvikle sig med en minimal mængde tilbageblanding, som et resultat, har alle væskepartiklerne, der går ind i reaktoren, en lignende opholdstid . Denne reaktor kan bestemt betragtes som en serie af tynde væskeskiver, der omfatter en lille batch-reaktor, der er omrørt fuldstændigt i skiven for at bevæge sig fremad i reaktoren som et stempel.

Plug Flow Reactor Diagram

Ligningen for generel massebalance kan udtrykkes som følgende for en af væskeskiverne i reaktoren:

Indløb = Udløb + Forbrug + Akkumulering

Enhederne for hver komponent i ovenstående udtryk er en materialekørselshastighed som mol/sek.

“hvad der konverterer analog til digital ”

Plug flow Reaktor Ligningsafledning

Plug-flow reaktor er en idealiseret reaktor, hvor alle partikler i en bestemt sektion har samme hastighed og bevægelsesretning. I en propstrømsreaktor (PFR) er der ingen tilbagestrømning eller blanding, så strømmen af en væske som en prop fra indløbssiden til udløbet er vist i nedenstående figur.

Denne reaktor er skabt afhængigt af massebalance samt varmebalance inden for en differentiel mængde væske. Hvis vi forestiller os, at proceduren er isotermisk, så overvejes massebalancen kun.

Hvis vi forestiller os steady-state-forhold, varierer reaktantkoncentrationerne ikke til sidst. Det er en typisk driftsmetode for PFR. Den matematiske ligning for PFR kan ganske enkelt skrives som;

udCi/dx = kilde

Ci(0) = Ci(f)

0≤ x ≤ L

Hvor 'Ci' er reaktanten, 'i' er koncentration, 'u' er væskens hastighed, 'νi' er den støkiometriske koefficient, 'r' er reaktionshastigheden og 'x' er positionen i reaktoren. 'Caf' er reaktant A-koncentration ved reaktorindløbet & 'L' er reaktorlængden. Hastigheden af væske 'u' måles afhængigt af Fv (m3/s) volumetrisk strømningshastighed og tværsnitsområdet af reaktoren S (m^2):

u=Fv/S

I en ideel PFR har alle de flydende partikler været i reaktoren i præcis den samme mængde tid, som kaldes en middelresidens, målt som;

T =L/u

Opholdstidsdataene bruges normalt inden for kemisk reaktorteknik til at forudsige ændringer og udgangskoncentrationer.

Første ordens irreversibel reaktion

Lad os overveje en simpel nedbrydningsreaktion:

A–>B

Når reaktionen er irreversibel og første orden, har vi:

“forskellen mellem kondensator og induktor ”

udCa/dx = -kCa

Hvor 'k' er en kinetisk konstant. Generelt afhænger kinetisk konstant hovedsageligt af temperaturen. Generelt kan en Arrhenius-ligning bruges til at beskrive dette forhold. Her antager vi isotermiske forhold, så vi vil ikke bruge denne afhængighed.

Modellen for førsteordens irreversible reaktioner kan løses logisk. Så løsningen følger som;

Ca = Cafexp(-x*k/u)

Andenordens irreversibel reaktion

Andenordens irreversible reaktionseksempel lad os bruge nedenstående:

2A –> B

Når reaktionen er irreversibel og andenordens, har vi:

udCa/dx = -2k*(Ca)^2

Prop Flow Reactor Karakteristika

Karakteristikaene for en propstrømsreaktor omfatter følgende.

Reaktanterne i en prop-flow-reaktor strømmer gennem reaktoren i en kontinuerlig strøm med ringe eller ingen blanding.
Reaktionen i PFR opstår, når reaktanterne bevæger sig med reaktorlængden.
Koncentrationen af reaktanter ændres med reaktorens længde, og reaktionshastigheden er generelt højere ved indgangen.
Disse reaktorer bruges ofte til reaktioner, hvor en stor mængde ændring er nødvendig, og hvor reaktionshastigheden ikke reagerer på absorptionsændringer.
Opholdstiden inden for PFR er normalt kort.
Biofilmen dannes tæt på luft-væske-grænsefladen og simulerer miljøer såsom mundhulen, våde klippeoverflader og bruseforhæng.
Denne type reaktor genererer en ensartet biofilm med lav forskydning, der kan bruges som den statiske glaskuponreaktor til at kontrollere mikrobicideffektiviteten.
Biofilmen af denne reaktor analyseres let med forskellige metoder som levedygtige pladetællinger, bestemmelse af tykkelse og lysmikroskopi.
Reaktanterne i PFR forbruges kontinuerligt, fordi de flyder ned ad reaktorens længde.
En typisk PFR kunne være et rør pakket gennem noget fast materiale.

Fordele og ulemper

Det plug flow reaktor fordele omfatte følgende.

PFR-fordelen i forhold til CSTR er, at denne reaktor har et lavt volumen til et tilsvarende rum-tid og konverteringsniveau.
Reaktoren har brug for mindre plads og at mængden af omdannelse er høj inden for PFR sammenlignet med CSTR for et tilsvarende reaktorvolumen.
Denne reaktor bruges ofte til at bestemme den katalytiske gasfase-kinetikproces.
Disse reaktorer er meget effektive til at håndtere reaktioner og for en stor gruppe af 'typiske' reaktioner effekt inden for højere konverteringsrater for hvert reaktorvolumen sammenlignet med CSTR (Continuous Stirred-Tank Reactors)
Reaktorerne er særdeles velegnede til hurtige reaktioner
Varmeoverførsel i PFR kan styres temmelig bedre sammenlignet med tankreaktorer, hvilket fører til en fremragende pasform til ekstremt eksoterme systemer
På grund af propflow-karakteren og ikke at have tilbageblanding, er der en ensartet opholdstid på vegne af alle reaktanter, hvilket fører til pålidelig produktkvalitet, især hvor enorme opholdstider fører til forureningsdannelse og forkulning og mange flere.
Vedligeholdelse af stikstrømsreaktorer er let, fordi der ikke er nogen bevægelige elementer.
Disse er enkle mekanisk.
Dens konverteringsrate er høj for hvert reaktorvolumen.
Produktkvaliteten har ikke ændret sig.
Fremragende til at studere hurtige reaktioner.
Reaktorvolumen bruges meget effektivt.
Fremragende til processer med stor kapacitet.
Færre trykfald.
Der er ingen tilbageblanding
Direkte skalerbarhed
Effektiv tidsstyring af ophold, temperaturstyring, effektiv blanding, batch-til-batch variation er begrænset mv.

Det plug flow reaktor ulemper omfatte følgende.

I en PFR er eksoterm responsydelse svær at kontrollere på grund af det brede udvalg af temperaturprofiler.
For en PFR er vedligeholdelses- og driftsudgifter dyre sammenlignet med CST.
Temperaturstyring er vanskelig for en reaktor.
Hot spots opstår i reaktoren, når de bruges til eksoterme reaktioner.
Det er svært at kontrollere på grund af sammensætning og temperaturvariationer.
PFR'er er dyre at designe og vedligeholde på grund af deres komplekse design og montering.
PFR'er er typisk designet til præcise reaktioner og er muligvis ikke i stand til at rumme ændringer i råmaterialer eller reaktionsbetingelser.
Disse er svære at vedligeholde og rengøre på grund af deres smalle og lange design.
Reaktanterne i PFR kan flyde ujævnt, hvilket fører til hot spots eller ufuldstændige reaktioner.
Det er meget vigtigt at huske på, at plug flow-reaktorer ikke kan passe i alle applikationer. Så man skal nøje analysere opholdstid, kinetik, selektivitetsproblemer osv. for at beslutte, hvilken type reaktor der er egnet til en applikation.

Ansøgninger

Anvendelserne af plug-flow reaktorer omfatter følgende.

PFR'er bruges almindeligvis i gødning, storstilet kemisk, petrokemisk og farmaceutisk produktion.
Disse reaktorer bruges i polymerisationsprocesser som polypropylen- og polyethylenproduktion.
Plug flow reaktorer er velegnede til væske-faststof og gas-fast reaktionssystemer.
Disse er velegnede til heterogene eller homogene reaktioner såsom; olie- og fedthydrering.
PFR'er bruges til at oxidere alkoholer og andre organiske forbindelser og til at generere fine kemikalier som pigmenter og farvestoffer.

Dette er således en oversigt over plug flow reaktor , arbejde, fordele, ulemper og applikationer. Design og udvælgelse af en god flowreaktor er stadig en kunst, og mange års viden får dig til at blive bedre til at foretage valg. Nogle gange er en propstrømsreaktor også kendt som en CTR (kontinuerlig rørreaktor). I en idealiseret form kan formen af reaktionskombinationen måles til at bestå af nogle propper, og hver prop har en ensartet koncentration. Denne PFR antager, at der ikke er nogen aksial blanding, så der er ingen tilbageblanding i reaktoren. Her er et spørgsmål til dig, hvad er en reaktor?