Reaktory pro kapalnou a plynnou fázi

1. Reaktory pro kapalnou a plynnou fázi Střední odborná škola Otrokovice Autorem materiálu a všech jeho částí, není-li uvedeno jinak, je ing. Emil Vašíček Dostupné z Metodického portálu www.rvp.cz, ISSN: 1802-4785, financovaného z ESF a státního rozpočtu ČR. Provozováno Výzkumným ústavem pedagogickým v Praze. www.zlinskedumy.cz

2. Charakteristika DUM

3. Náplň výuky (obsah hodiny) Reaktory pro kapalnou a plynnou fázi Reaktory pro kapalnou fázi promíchávané průtočné věžové s katalyzátorem Reaktory pro plynnou fázi trubkový se sypanou vrstvou etážový fluidní

4. Chemický reaktor je zařízení v němž probíhají řízené chemické reakce. Po reaktorech pro pevnou fázi (probráno v předchozí prezentaci) zbývají ještě dva typy: Reaktory pro kapalnou fázi Reaktory pro plynnoufázi Chemický reaktor[1] Z hlediska toku suroviny BR (BatchReactor) – dávkový CSTR (Continuous Stirred Tank Reactor) – kontinuální míchaný kotlový PFR (PlugFlowReactor) – kontinuální trubkový Obr. 1: reaktor dávkový Obr. 2: reaktor s turbulentním tokem Obr. :3 reaktor s laminárním tokem

5. Reaktory určené pro kapalnou fázi lze dělit na: Promíchávanékotlové reaktory – společným znakem je přítomnost míchadla. Jednoduché průtočné reaktory – mají tvar průtočných trubek. Reaktory pro kapalnou fázi [2] Věžové reaktory – vysoké válce bez míchadel. Reaktory s katalyzátorem – různý tvar, ale obsahují katalyzátory. Obr. 4: míchaný duplikátor Obr. 5: věžový reaktor

6. Pracují nespojitě Promíchávané reaktory pohon míchadla čerpadlo Obr. 8: reaktor s vnějším výměníkem Obr. 7: reaktor s topným hadem Obr. 6: duplikátorový reaktor

7. Pracují spojitě – kaskáda (sada za sebou napojených) temperovaných reaktorů s míchadly. Promíchávané reaktory Obr. 9: kaskáda průtočných reaktorů

8. Jednoduché trubkové reaktory – reakce probíhá v trubce (svazku trubek) obtékané temperačním médiem (např. chladicí voda). Kapalina v trubce vykazuje tzv. pístový tok (dochází k laminárnímu proudění). Průtočné trubkové reaktory Obr. 10: jednotrubkový reaktor Obr. 11: reaktor se svazkem trubek

9. Používají se při reakci kapaliny s plynem, plynná látka probublává a tím zároveň plní funkci míchadla. Vstup kapaliny spodem – souproudé vrchem – protiproudé Věžové reaktory (např. pro absorpci) bez náplně patrové náplňové Věžové reaktory Obr. 15: reaktor náplňový Obr. 14: reaktor patrový Obr. 13: reaktor souproudý Obr. 12: reaktor protiproudý

10. Reaktory pro kapalné směsi s katalyzátorem se liší od předchozích typů pouze tím, že obsahují katalyzátor. Příklad možností: Trubkový reaktor – na vnitřní straně trubek je pevně uchycen katalyzátor. Reaktory s katalyzátorem Obr. 16: trubkový reaktor s katalyzátorem Kotlový reaktor – katalyzátor je suspendován v kapalině, po ukončení reakce se odstraní. Obr. 17: kotlový reaktor s katalyzátorem

11. Tyto reaktory pracují za vyšších teplot a s katalyzátorem. Příkladem zařízení pro plynnou fázi jsou reaktory: trubkový se sypanou vrstvou etážový fluidní Reaktory pro plynnou fázi Obr. 18: mřížka s katalyzátorem

12. Jak pro jednotrubkové, tak pro vícetrubkové, je na vnitřní straně trubek (kudy prochází plyn) uchycen katalyzátor, trubky jsou zvenčí chlazeny (nejčastěji vodou). Trubkové reaktory Obr. 19: jednotrubkový reaktor Obr. 20: reaktor se svazkem trubek

13. Reaktor je uvnitř zaplněn vrstvou katalyzátoru, přes kterou prochází plyn. Tento reaktor je adiabatický – nedochází k výměně tepla s okolím. Reaktory se sypanou vrstvou Obr. 21: reaktor se sypanou vrstvou

14. Katalyzátorje uvnitř reaktoru uložen na perforovaných patrech, přes které prochází plyn. Etážový reaktor Obr. 22: etážový reaktor s katalyzátorem na patrech

15. Proud plynu udržuje uvnitř reaktoru katalyzátor ve vznosu – vzniká tzv. fluidní vrstva, v níž probíhá reakce. Odvod plynu je přes cyklón (či jiný odlučovač), který zabrání úletu katalyzátoru. Reakční teplo odvádí vnitřní trubky (reaktor funguje jako parní kotel – ohřívá kapalinu v trubkách). Fluidní reaktor Obr. 23: fluidní reaktor

16. Kontrolní otázky: Jakým reaktorům se říká průtočné? Co je to duplikátor? Jaké reaktory se používají pro reakci kapaliny s plynem?

17. Seznam obrázků: Obr. 1: Snipre. ReactorBatch. In: Wikipedia: otevřená encyklopedie [online]. 2005 [cit. 10. 2. 2013]. Dostupné z: http://it.wikipedia.org/wiki/File:ReactorBatch.PNG Obr. 2: Snipre. ReactorCSTR. In: Wikipedia: otevřená encyklopedie [online]. 2006 [cit. 10. 2. 2013]. Dostupné z: http://it.wikipedia.org/wiki/File:ReactorCSTR.PNG Obr. 3: Snipre. ReactorPlugFlow. In: Wikipedia: otevřená encyklopedie [online]. 2006 [cit. 10. 2. 2013]. Dostupné z: http://it.wikipedia.org/wiki/File:ReactorPlugFlow.PNG Obr. 4: Robert Ashe. ReactorBatch2. In: Wikipedia: otevřená encyklopedie [online]. 2007 [cit. 10. 2. 2013]. Dostupné z: http://en.wikipedia.org/wiki/File:Batch_reactor.2.jpg Obr. 5: LuigiChiesa. In: Wikipedia: otevřená encyklopedie [online]. 2005 [cit. 9. 2. 2013]. Dostupné z: http://cs.wikipedia.org/wiki/Soubor:Colonne_distillazione.jpg Obr. 6: vlastní Obr. 7: vlastní Obr. 8: vlastní Obr. 9: vlastní

18. Seznam obrázků: Obr. 10: vlastní Obr. 11: vlastní Obr. 12: vlastní Obr. 13: vlastní Obr. 14: vlastní Obr. 15: vlastní Obr. 16: vlastní Obr. 17: vlastní Obr. 18: Thomas Ihle. Heterogeneous_cat. In: Wikipedia: otevřená encyklopedie [online]. 2004 [vid. 9. 2. 2013]. Dostupné z: http://cs.wikipedia.org/wiki/Soubor:Heterogeneous_cat.JPG Obr. 19: vlastní Obr. 20: vlastní Obr. 21: vlastní Obr. 22: vlastní Obr. 23: vlastní

19. Seznam použité literatury: [1] Wikipedie: otevřená encyklopedie. WIKIMEDIA FOUNDATION. Krystalizace [online]. 2013 [cit. 9. 2. 2013]. Dostupné z: http://cs.wikipedia.org/wiki/Krystalizace [2] HRANOŠ PŘEMYSL. Stroje a zařízení v chemickém průmyslu: studijní text pro SPŠCH. Ostrava: nakladatelství Pavel Klouda, 2001. ISBN 80-902155-7-2.

20. Děkuji za pozornost 