راکتور چیست
راکتور از جمله تجهیزاتی است که برای تولید
مواد شیمیایی از مواد پایه دیگر استفاده میشود.
در واقعا راکتور دستگاهی است که موادی با درصد مشخص
وارد آن شده و ماده یا مواد جدیدی در آن تولید میشود.
به طور کلی فرآیند واکنشی که قرار است منجر به تولید محصولی شود در راکتوری که با توجه به فرآیند مورد نظرطراحی شده است انجام میشود.
راکتورها انواع مختلقی دارند و شاید با شنیدن اسم راکتور
اولین چیزی که به ذهن کسی برسد راکتورهای هسته ای است که واکنش های برای تولید مواد هسته‌ای در آن انجام میشود.
برای توضیح ساده‌تر راکتور میتوان یک بایوراکتور را مثال زد که بسیار با آن مواجه بودیم.
ظرف تولید ماست می‌تواند یک بایو راکتور باشد که ابتدا شیر وارد آن شده و
سپس مایه اولیه تولید ماست به آن اضافه میشود و در نهایت محصولی به نام ماست تولید میشود.
این محصول در یک بایوراکتور انجام میشود و دلیل نامگذاری این است
که دلیل اصلی پیش برنده واکنش باکتری‌های زنده ای هستند
که واکنش را برای تولید ماست جلو می‌برند.
طراحی راکتور
در واقع راکتورهای صنعتی به دلیل اینکه با مواد حساس‌تری سر و کار دارند نیازمند طراحی حرفه‌ای و تخصصی هستند.
طراحی راکتورهای صنعتی که واکنش‌های شیمیایی در آن انجام میشود شامل دو مرحله طراحی فرآیندی و طراحی مکانیکی است.
طراحی فرآیندی، مشخص کننده نوع موادی است که وارد راکتور شده، در مدت زمان خاصی تبدیل به محصولات میشود.
سپس طراحی مکانیکی انجام میشود که ابعاد و تجهیزات و مشخصات دستگاهی که قرار است ساخته شود در آن مشخص میشود.
اجزای راکتور
اجزای اصلی راکتور شامل محفظه واکنش، همزن، سیستم گرمایشی،
شیرآلات، تجهیزات ابزار دقیق، ورودی ها و خروجی ها و الکتروموتور
و بعضی از موارد انتخابی و اختیاری دیگر است که در واقع تمام اجزای آن نیازمند طراحی است.
بدنه راکتور
برای انجام واکنش های شیمیایی علاوه بر واکنش گرها، احتیاج به فضایی داریم تا واکنش در آن انجام شود.
در این فضا امکان کنترل شرایط و به دست آوردن محصولات مورد نظر فراهم میشود.
فضای مورد بحث به نام راکتور شناخته میشود که بشسته به شرایط عملیاتی و نوع فرایند، شکل و ویژگی های آن متغیر است.
به عبارت ساده تر شکل راکتور لزوما به صورت مخزنی ساده نمیباشد
و بسته به طراحی ممکن است دارای تجهیزات بیرونی و داخلی مختلفی باشد که همین امر باعث تنوع گسترده ای در شکل ظاهری راکتور ها میشود.
اما به طور کلی و فارغ از انتخاب شکل ظاهری راکتور میتوان به ذکر مواردی کلی در مورد بدنه راکتور ها پرداخت.
از جمله این موارد قطر و ارتفاع راکتور و ضخامت ورق به کار رفته در بدنه آن است.
هرچه فشار عملیاتی بیشتر باشد، ضخامت بدنه بیشتر شده و به نسبت قطر آن نیز کمتر میشود.
اما ضخامت را تا حدی مشخص میتوان زیا کرد.
در بعضی مواقع مانند راکتور LDPE که فشار عملیاتی آن 2500 برابر فشار جو است.
علاوه بر در نظر گرفتن ضخامت زیاد برای بدنه،
برای ایمنی بیشتر یک دیواره بتونی نیز در اطراف راکتور احداث گردیده است.
در طراحی بدنه راکتور علاوه بر موارد فوق باید برای تجهیزات
مختلفی مانند محل نازل های ورودی و خروجی، مسیر های تخلیه،
مکان های نمونه گیری مسیرهای دسترسی به داخل راکتور و یا ManHole دریچه های چشمی، تجهیزات ابزار دقیق و ایمنی و ... که میتوانند دارای آرایش های گوناگون باشند مکانی در نظر گرفته شود.
در راکتور های دارای همزن باید برای رد شدن shaft
نیز محلی در نظر گرفته شودو راهکارهایی برای آب بندی آن نیز ارائه گردد.
در راکتور LDPE ذکر شده در بالا هیچ ماده ای وجود ندارد که در این فشار بالای عملیاتی بتواند راکتور را آب بندی کند پس در نتیجه کل قطعات همزن را به همراه موتور الکتریکی داخل راکتور قرار میدهند.
لازم به ذکر است که در ساخت بدنه راکتور از مواد گوناگونی استفاده میشود که معمول ترین آن ها فلزات هسنتد
که بسته به شرایط طراحی و فاکتور قیمت، فلزاتی مانند آهن، فولاد ضد زنگ، کربن استیل و تیتانیوم در بدنه راکتور به کار میروند.
در بعضی مواقع برای کاهش قیمت، بدنه را از
دو جنس میسازند به عنوان مثال میتوان بدنه را از جنس کربن استیل انتخاب کرده و جداره داخلی آن را با ورقه ای از فولاد ضد زنگ پوشاند.
در ضمن در شرایط خورندگی شدید میتوان از فلزات با آستر شیشه ای نیز در ساخت بدنه راکتور استفاده کرد.
یکی دیگر از نکات مهم در عملیات راکتور صیقلی بودن جداره داخلی راکتور
باید کاملا صاف و بدون خراشیدگی یا حفره یا برجستگی باشد، زیرا صیقلی نبودن روی خواص محصول به خصوص پلیمر ها تاثیر منفی دارد.
مهندس علی باقری کاکش
راکتور از جمله تجهیزاتی است که برای تولید
مواد شیمیایی از مواد پایه دیگر استفاده میشود.
در واقعا راکتور دستگاهی است که موادی با درصد مشخص
وارد آن شده و ماده یا مواد جدیدی در آن تولید میشود.
به طور کلی فرآیند واکنشی که قرار است منجر به تولید محصولی شود در راکتوری که با توجه به فرآیند مورد نظرطراحی شده است انجام میشود.
راکتورها انواع مختلقی دارند و شاید با شنیدن اسم راکتور
اولین چیزی که به ذهن کسی برسد راکتورهای هسته ای است که واکنش های برای تولید مواد هسته‌ای در آن انجام میشود.
برای توضیح ساده‌تر راکتور میتوان یک بایوراکتور را مثال زد که بسیار با آن مواجه بودیم.
ظرف تولید ماست می‌تواند یک بایو راکتور باشد که ابتدا شیر وارد آن شده و
سپس مایه اولیه تولید ماست به آن اضافه میشود و در نهایت محصولی به نام ماست تولید میشود.
این محصول در یک بایوراکتور انجام میشود و دلیل نامگذاری این است
که دلیل اصلی پیش برنده واکنش باکتری‌های زنده ای هستند
که واکنش را برای تولید ماست جلو می‌برند.
طراحی راکتور
در واقع راکتورهای صنعتی به دلیل اینکه با مواد حساس‌تری سر و کار دارند نیازمند طراحی حرفه‌ای و تخصصی هستند.
طراحی راکتورهای صنعتی که واکنش‌های شیمیایی در آن انجام میشود شامل دو مرحله طراحی فرآیندی و طراحی مکانیکی است.
طراحی فرآیندی، مشخص کننده نوع موادی است که وارد راکتور شده، در مدت زمان خاصی تبدیل به محصولات میشود.
سپس طراحی مکانیکی انجام میشود که ابعاد و تجهیزات و مشخصات دستگاهی که قرار است ساخته شود در آن مشخص میشود.
اجزای راکتور
اجزای اصلی راکتور شامل محفظه واکنش، همزن، سیستم گرمایشی،
شیرآلات، تجهیزات ابزار دقیق، ورودی ها و خروجی ها و الکتروموتور
و بعضی از موارد انتخابی و اختیاری دیگر است که در واقع تمام اجزای آن نیازمند طراحی است.
بدنه راکتور
برای انجام واکنش های شیمیایی علاوه بر واکنش گرها، احتیاج به فضایی داریم تا واکنش در آن انجام شود.
در این فضا امکان کنترل شرایط و به دست آوردن محصولات مورد نظر فراهم میشود.
فضای مورد بحث به نام راکتور شناخته میشود که بشسته به شرایط عملیاتی و نوع فرایند، شکل و ویژگی های آن متغیر است.
به عبارت ساده تر شکل راکتور لزوما به صورت مخزنی ساده نمیباشد
و بسته به طراحی ممکن است دارای تجهیزات بیرونی و داخلی مختلفی باشد که همین امر باعث تنوع گسترده ای در شکل ظاهری راکتور ها میشود.
اما به طور کلی و فارغ از انتخاب شکل ظاهری راکتور میتوان به ذکر مواردی کلی در مورد بدنه راکتور ها پرداخت.
از جمله این موارد قطر و ارتفاع راکتور و ضخامت ورق به کار رفته در بدنه آن است.
هرچه فشار عملیاتی بیشتر باشد، ضخامت بدنه بیشتر شده و به نسبت قطر آن نیز کمتر میشود.
اما ضخامت را تا حدی مشخص میتوان زیا کرد.
در بعضی مواقع مانند راکتور LDPE که فشار عملیاتی آن 2500 برابر فشار جو است.
علاوه بر در نظر گرفتن ضخامت زیاد برای بدنه،
برای ایمنی بیشتر یک دیواره بتونی نیز در اطراف راکتور احداث گردیده است.
در طراحی بدنه راکتور علاوه بر موارد فوق باید برای تجهیزات
مختلفی مانند محل نازل های ورودی و خروجی، مسیر های تخلیه،
مکان های نمونه گیری مسیرهای دسترسی به داخل راکتور و یا ManHole دریچه های چشمی، تجهیزات ابزار دقیق و ایمنی و ... که میتوانند دارای آرایش های گوناگون باشند مکانی در نظر گرفته شود.
در راکتور های دارای همزن باید برای رد شدن shaft
نیز محلی در نظر گرفته شودو راهکارهایی برای آب بندی آن نیز ارائه گردد.
در راکتور LDPE ذکر شده در بالا هیچ ماده ای وجود ندارد که در این فشار بالای عملیاتی بتواند راکتور را آب بندی کند پس در نتیجه کل قطعات همزن را به همراه موتور الکتریکی داخل راکتور قرار میدهند.
لازم به ذکر است که در ساخت بدنه راکتور از مواد گوناگونی استفاده میشود که معمول ترین آن ها فلزات هسنتد
که بسته به شرایط طراحی و فاکتور قیمت، فلزاتی مانند آهن، فولاد ضد زنگ، کربن استیل و تیتانیوم در بدنه راکتور به کار میروند.
در بعضی مواقع برای کاهش قیمت، بدنه را از
دو جنس میسازند به عنوان مثال میتوان بدنه را از جنس کربن استیل انتخاب کرده و جداره داخلی آن را با ورقه ای از فولاد ضد زنگ پوشاند.
در ضمن در شرایط خورندگی شدید میتوان از فلزات با آستر شیشه ای نیز در ساخت بدنه راکتور استفاده کرد.
یکی دیگر از نکات مهم در عملیات راکتور صیقلی بودن جداره داخلی راکتور
باید کاملا صاف و بدون خراشیدگی یا حفره یا برجستگی باشد، زیرا صیقلی نبودن روی خواص محصول به خصوص پلیمر ها تاثیر منفی دارد.
مهندس علی باقری کاکش
