2025-12-30
एक सटीक रासायनिक संयंत्र की कल्पना कीजिए जहां रिएक्टर संचालन के केंद्र के रूप में कार्य करते हैं, लगातार सस्ते कच्चे माल को उच्च मूल्य वाले उत्पादों में बदलते हैं।रासायनिक इंजीनियरों के लिए महत्वपूर्ण प्रश्नविशिष्ट प्रतिक्रियाओं के लिए सबसे उपयुक्त रिएक्टर प्रकार का चयन कैसे करें? क्या उन्हें कुशल निरंतर उत्पादन को प्राथमिकता देनी चाहिए या बैच प्रसंस्करण की लचीलापन का विकल्प चुनना चाहिए?
रासायनिक रिएक्टर एक बंद कंटेनर है जिसे लागत को कम करते हुए प्रतिक्रियाओं को कुशलतापूर्वक सुविधाजनक बनाने के लिए डिज़ाइन किया गया है। इसमें ऊर्जा इनपुट और आउटपुट का सावधानीपूर्वक नियंत्रण शामिल है,कच्चे माल का अधिकतम उपयोग, और श्रम सहित परिचालन व्यय पर विचार। अभिकर्मक और उत्पाद आमतौर पर तरल पदार्थ (गैस या तरल पदार्थ) के रूप में मौजूद होते हैं। संचालन मोड के आधार पर,रिएक्टरों को या तो निरंतर या बैच सिस्टम के रूप में वर्गीकृत किया जाता है.
औद्योगिक रिएक्टर आम तौर पर तीन आदर्श मॉडल के तहत काम करते हैं जो बुनियादी प्रक्रिया मापदंडों को निर्धारित करते हैंः
मुख्य प्रक्रिया मापदंडों में रिएक्टर वॉल्यूम (V), निवास समय (t), तापमान (T), दबाव (P), सामग्री सांद्रता (C1, C2,...Cn), और गर्मी हस्तांतरण गुणांक (U, h) शामिल हैं।कई औद्योगिक रिएक्टर इन मूलभूत प्रकारों के तत्वों को जोड़ते हैं.
बैच रिएक्टर एक बंद कंटेनर के रूप में विखंडित रूप से काम करते हैं जहां सभी रिएक्टेंट एक साथ लोड किए जाते हैं। प्रतिक्रिया दक्षता को बढ़ावा देने के लिए हलचल करने वालों के माध्यम से मिश्रण होता है।
एक्सोथर्मिक प्रतिक्रियाओं के लिए, बैच रिएक्टरों में आमतौर पर शीतलन कॉइल शामिल होते हैं। ये प्रणाली अस्थायी, गैर-स्थिर स्थिति की स्थिति में काम करती हैं जहां रूपांतरण दर समय के साथ भिन्न होती है।समान मिश्रण पूरे पात्र में समान गुण सुनिश्चित करता है, जिसका अर्थ है कि रूपांतरण सभी पदों में समान रहता है।
मिश्रित प्रवाह रिएक्टरों को भी कहा जाता है, जो लगातार उत्तेजित टैंकों में काम करते हैं जहां अभिकर्मक निरंतर प्रवाह दरों पर प्रवेश करते हैं, पूर्वनिर्धारित निवास समय के लिए प्रतिक्रिया करते हैं और समकक्ष प्रवाह दरों पर बाहर निकलते हैं.
निरंतर हलचल पूरे कंटेनर में समान सांद्रता बनाए रखती है, जिसका अर्थ है कि रूपांतरण मुख्य रूप से स्थिति के बजाय रिएक्टर मात्रा पर निर्भर करता है।
पीएफआर (या निरंतर ट्यूबलर रिएक्टर) बेलनाकार निरंतर प्रवाह प्रणालियों का मॉडल है जहां अभिकर्मक अक्षीय मिश्रण के बिना "प्लग" गठन में अक्षीय रूप से चलते हैं, लेकिन पूर्ण रेडियल मिश्रण।
यह डिजाइन एक समान निवास समय सुनिश्चित करता है जबकि रिएक्टर की लंबाई के साथ सांद्रता भिन्न होती है।
ये संशोधित बैच सिस्टम एक अभिकर्मक को शुरू में लोड करते हैं जबकि अन्य को क्रमिक रूप से जोड़ते हैं। यह दृष्टिकोण एक्सोथर्मिक प्रतिक्रियाओं को नियंत्रित करने में मदद करता है, दुष्प्रभावों को रोकता है,या गैस के गठन के दौरान उत्पाद पृथक्करण की सुविधा, ठोस वर्षा, या हाइड्रोफोबिक उत्पाद उत्पादन।
आमतौर पर पीएफआर के रूप में विन्यस्त, उत्प्रेरक रिएक्टरों को जटिल गणनाओं की आवश्यकता होती है क्योंकि प्रतिक्रिया दर उत्प्रेरक संपर्क और अभिकर्मक सांद्रता पर निर्भर करती है।उत्प्रेरक मार्गों में अक्सर रासायनिक रूप से बंधे मध्यवर्ती पदार्थों के साथ कई चरण शामिल होते हैं.
उत्प्रेरक विशेष रूप से उच्च तापमान पेट्रोकेमिकल प्रक्रियाओं में कोकिंग, विषाक्तता और सिंटरिंग के माध्यम से निष्क्रिय होते हैं। उत्प्रेरक रिएक्टरों का उपयोग करने वाले उद्योग कई परिचालन मापदंडों को नियंत्रित करते हैं।
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