کنترل واکنش در راکتور

کنترل واکنش در راکتور با سیستم کنترل، سنسورها، ورودی/خروجی، اسپارژر گاز، همزن و نمونه‌گیری انجام می‌شود. گاهی اوقات نیز برای کنترل واکنش با توجه به نوع محیط، واکنش‌دهنده‌ها یا محصولات آن به تجهیزات ضد جرقه نیاز است. شیشه رویت یا سایت گلس را نیز می‌توان جزو ابزار کنترل واکنش دانست. البته ترجیح داده شد به عنوان یک عنصر سازه‌ای در مقاله سازه راکتور به آن پرداخته‌شود.

سیستم کنترل

اولین ابزار برای کنترل واکنش در راکتور سیستم کنترل(تابلو برق کنترل) می‌باشد. سیستم کنترل(شکل1) راکتور شیمیایی – سیستم سفارشی با استفاده از برنامه نویسی LabView و سخت افزار FieldPoint برای کنترل و نظارت بر یک راکتور شیمیایی آزمایشگاهی توسعه یافته است. سیستم جریان و دما واکنش دهنده‌ها را در حین اندازه‌گیری و ثبت پارامترهای راکتور کنترل می‌کند. همچنین برای تنظیم دور همزن نیز به کار می‌رود.

شکل1: سیستم کنترل/ کنترل واکنش در راکتور
شکل1: سیستم کنترل

سنسورها

دو سنسور دما(شکل 2 سنسور PT100) و فشار اجزای جدایی‌ناپذیر کنترل واکنش در راکتور می‌باشند. علاوه برا ین دو از سنسورهای PH سنج، تشخیص انواع گاز در محیط فرآیند مثلا اکسیژن، هیدروژن و … برای کنترل واکنش در راکتور به کار برده می‌شوند.

شکل 2: سنسور PT100/ کنترل واکنش در راکتور
شکل 2: سنسور PT100

ورودی/خروجی

ورودی مواد به داخل راکتور بسته به نوع واکنش / راکتور متفاوت خواهد بود. به عنوان مثال در بعضی از واکنش‌ها تمام واکنش‌دهنده‌ها در ابتدا داخل راکتور ریخته می‌شوند و با توجه به دما، فشار، اختلاط و … واکنش می‌دهند. در بعضی دیگر که فشار آن‌ها اتمسفریک هست نیاز است بعضی از واکنش‌دهنده‌ها در زمانی خاص یا با دبی خاص به محتویات راکتور اضافه شوند. حتی در واکنشها با فشار بالا هم با استفاده از دوزینگ پمپ می‌توان به محتویات داخل راکتور افزود.

به طور مشابه محصولات یک واکنش هم امکان دارد پس از اتمام از یک خروجی خارج شوند. در موارد دیگر لازم است بخارهای به وجود آمده به درون راکتور بازگردانی شوند. بازگردانی با استفاده از لوله بالا برنده که در خروجی بالای راکتور نصب می‌گردد انجام می‌شود. گاهی اوقات بخار هاصل خود محصولی است که به صورت مجزا باید حین واکنش خارج و با استفاده از کندانسور در یک مخزن جداگانه تجمیع شود. همانطور که در شکل 3 واضح است تعداد زیادی ورودی و خروجی در یک راکتور که در پایلوت پلنت به کار گرفته شده است. این ضرورت وجود ورودی/خروجی را در کنترل واکنش در راکتور نمایان می‌کند.

شکل 3: ورودی و خروجی‌ها در یک پایلوت پلنت
شکل 3: ورودی و خروجی‌ها در یک پایلوت پلنت

اسپارژر گاز

اسپارژرهای گاز اندازه و توزیع حباب‌های گاز را کنترل می‌کنند که مستقیماً بر روی نگه‌داشتن گاز، سطح تماس گاز-مایع، هیدرودینامیک محلی و در نتیجه عملکرد کلی راکتورها تأثیر می‌گذارند. یک اسپارژر گاز کارآمد باید توزیع یکنواخت حباب‌ها را در حداقل افت فشار ایجاد کند که منجر به صرفه‌جویی قابل توجهی در هزینه‌های عملیاتی شود. . نمونه‌هایی از اسپارژرهای گاز که معمولاً مورد استفاده قرار می‌گیرند شامل صفحات سوراخ دار، صفحات متخلخل، غشاهای متخلخل، توزیع کننده‌های حلقه‌ای و اسپارژرهای چند بازو می‌باشند.

نمونه‌گیری

گاهی اوقات لازم است برای کنترل واکنش در راکتور حین واکنش از محصولات / واکنش‌دهنده‌ها نمونه‌گیری شود. بسته به این‌که فشار کاری راکتور چقدر باشد می‌توان این کار را انجام داد. برای فشار اتمسفریک شیرهای معمولی کافی است. در فشارهای بالاتر نوعی شیر تحت فشار و احتمالا یک مخزن کوچک بعد از آن قرار داده می‌شود. پس از باز کردن شیر نمونه‌گیری محصول در آن مخزن ذخیره و پس از آن تخلیه و مورد استفاده قرار می‌گیرد.

همزن

بحث پیرامون همزن به عنوان تجهیزی برای کنترل واکنش در راکتور بسیار مفصل است. همزن به کمک الکتروموتور(با یا بدون گیربکس)، تسمه و پولی یا سروو موتور به حرکت در می‌آید. آب‌بندی همزن در دما و فشار بالا مساله پیچیده‌ای می‌باشد که به کمک کوپلینگ مغناطیسی حل شده است. پس از انتقال گشتاور مورد نیاز در تعداد دور بر دقیقه‌ مناسب محرک به شافت پره، همزن به حرکت در‌می‌آید. انواع مختلفی پره(Agitator) برای واکنش‌های گوناگون وجود دارد که می‌توان به توربینی(Turbine)، پارویی(Paddle)، لنگری(Anchor)، پروانه‌ای(Propeller) و هلیکال(Helical) اشاره کرد(شکل 4).

شکل 4: انواع مختلف پره همزن
شکل 4: انواع مختلف پره همزن

تجهیزات ضد جرقه

واکنش‌دهنده، محصول یا محیط واکنش امکان دارد که قابل اشتعال یا انفجار باشد. برای کنترل واکنش در راکتور با این مشخصات لازم است از تجهیزات ضد جقه استفاده نمود. تجهیزات ضد جرقه شامل موتورگیربکس، تابلو برق و … می‌باشند. این قابلیت بر هزینه پروژه اضافه می‌کند ولی امنیت و انجام واکنش خریدار را مجبور به انتخاب این تجهیزات می‌کند.

*برای مشاوره و درخواست خرید محصول لطفا به صفحه تماس با ما مراجعه کنید.

منابع

1) Industrial Control Systems

2) https://www.altamirainstruments.com/systems/5-high-throughput-reactor-systems/15-amtech-high-throughput-screening-reactors

3) Pt100 sensors, type K thermocouple probes in PTFE, thermowells

4) Pilot Plant

5) Effects of Sparger and Internals Designs on the Local Hydrodynamics in Slurry Bubble Column Reactors Operating under Typical Fischer-Tropsch Process Conditions – I

6) Types of Agitators

دیدگاه‌ خود را بنویسید

نشانی ایمیل شما منتشر نخواهد شد.

به بالای صفحه بردن