Какие типы реакторов обеспечат разделение питания

Обновлено: 28.06.2024

Химический реактор представляет собой замкнутый объем , в котором химическая реакция происходит. [1] [2] [3] [4] В химической инженерии под ним обычно понимают технологический сосуд, используемый для проведения химической реакции [5], которая является одной из классических единичных операций в химическом анализе процессов. Конструкция химического реактора затрагивает множество аспектов химической инженерии . Инженеры-химики проектируют реакторы, чтобы максимизировать чистую приведенную стоимость данной реакции. Разработчики гарантируют, что реакция протекает с максимальной эффективностью в направлении желаемого выходного продукта, производя наивысшийвыход продукта при минимальных затратах на покупку и эксплуатацию. Нормальные эксплуатационные расходы включают ввод энергии, отвод энергии, затраты на сырье , рабочую силу и т. Д. Энергетические изменения могут происходить в форме нагрева или охлаждения, перекачки для повышения давления, потери давления на трение или перемешивания.

Инженерия химических реакций - это отрасль химического машиностроения, которая занимается химическими реакторами и их конструкцией, особенно путем применения химической кинетики в промышленных системах.



Наиболее распространенными основными типами химических реакторов являются резервуары (где реагенты смешиваются во всем объеме) и трубы или трубки (для реакторов с ламинарным потоком и реакторов с поршневым потоком ).

Оба типа могут использоваться как реакторы непрерывного действия или реакторы периодического действия, и в них могут использоваться одно или несколько твердых веществ ( реагенты , катализаторы или инертные материалы), но реагенты и продукты обычно представляют собой жидкости (жидкости или газы). Реакторы в непрерывных процессах обычно работают в стационарном режиме , тогда как реакторы в периодических процессах обязательно работают в переходном состоянии . Когда реактор вводится в эксплуатацию либо в первый раз, либо после останова, он находится в переходном состоянии, и ключевые параметры процесса меняются со временем.

Для оценки наиболее важных технологических параметров различных химических реакторов используются три идеализированные модели:

Многие реальные реакторы можно смоделировать как комбинацию этих основных типов.

Ключевые переменные процесса включают:

    (τ, нижний регистр греческого тау)
  • Объем (V)
  • Температура (T)
  • Давление (P)
  • Концентрации химических веществ (C 1 , C 2 , C 3 , . C n )
  • Коэффициенты теплоотдачи (h, U)

Трубчатый реактор часто может быть уплотненным слоем . В этом случае трубка или канал содержат частицы или гранулы, обычно твердый катализатор . [6] Реагенты в жидкой или газовой фазе прокачиваются через слой катализатора. [7] Химический реактор также может быть псевдоожиженным слоем ; см. Реактор с псевдоожиженным слоем .

Химические реакции, происходящие в реакторе, могут быть экзотермическими , что означает выделение тепла, или эндотермическими , что означает поглощение тепла. Резервуарный реактор может иметь охлаждающую или нагревательную рубашку или охлаждающие или нагревательные змеевики (трубки), обернутые вокруг внешней стороны его стенки сосуда для охлаждения или нагрева содержимого, в то время как трубчатые реакторы могут быть сконструированы как теплообменники, если реакция является сильно экзотермической. , или подобные печи, если реакция сильно эндотермична . [8]

Реактор периодического действия

Самый простой тип реактора - реактор периодического действия. Материалы загружаются в реактор периодического действия, и реакция продолжается со временем. Реактор периодического действия не достигает стационарного состояния, поэтому часто требуется контроль температуры, давления и объема. Поэтому многие реакторы периодического действия имеют порты для датчиков и ввода и вывода материала. Реакторы периодического действия обычно используются в мелкомасштабном производстве и в реакциях с биологическими материалами, например, при пивоварении, варке целлюлозы и производстве ферментов. Одним из примеров реактора периодического действия является реактор под давлением .

CSTR (реактор непрерывного действия с мешалкой)


Проверка состояния внутри корпуса реактора непрерывного действия с мешалкой (CSTR). В рабочем колесе (или перемешивающие лопасти) на вал помощи перемешивания . Перегородка в нижней части изображения также помогает в смешивании.

В CSTR один или несколько жидких реагентов вводятся в резервуар-реактор, который обычно перемешивают крыльчаткой для обеспечения надлежащего перемешивания реагентов при удалении выходящего потока реактора. Разделение объема резервуара на средний объемный расход через резервуар дает время , необходимое для обработки одного объема жидкости в реакторе. Используя химическую кинетику , можно рассчитать ожидаемый процент завершения реакции . Некоторые важные аспекты CSTR:

  • В установившемся режиме массовый расход на входе должен равняться массовому расходу на выходе, в противном случае резервуар переполнится или опустеет (переходное состояние). Пока реактор находится в переходном состоянии, уравнение модели должно быть выведено из дифференциального баланса массы и энергии.
  • Реакция протекает со скоростью реакции, связанной с конечной (выходной) концентрацией, поскольку предполагается, что концентрация однородна по всему реактору.
  • Часто экономически выгодно использовать несколько CSTR последовательно. Это позволяет, например, первому CSTR работать при более высокой концентрации реагента и, следовательно, более высокой скорости реакции. В этих случаях размеры реакторов могут варьироваться, чтобы минимизировать общие капитальные вложения, необходимые для реализации процесса.
  • Можно продемонстрировать, что бесконечное количество бесконечно малых CSTR, работающих последовательно, было бы эквивалентно PFR. [9]

Поведение CSTR часто аппроксимируется или моделируется поведением реактора непрерывного действия с идеальным перемешиванием (CISTR). Все расчеты, выполненные с помощью CISTR, предполагают идеальное перемешивание . Если время пребывания в 5-10 раз превышает время перемешивания, это приближение считается допустимым для инженерных целей. Модель CISTR часто используется для упрощения инженерных расчетов и может использоваться для описания исследовательских реакторов. На практике это возможно только в реакторах промышленного размера, в которых время перемешивания может быть очень большим.

Петлевой реактор - это каталитический реактор гибридного типа, который физически напоминает трубчатый реактор, но работает как CSTR. Реакционная смесь циркулирует в петле трубы, окруженной рубашкой для охлаждения или нагревания, при этом происходит непрерывный поток исходного материала и выхода продукта.

PFR (реактор идеального вытеснения)

В PFR, иногда называемом трубчатым реактором непрерывного действия (CTR) [10], один или несколько жидких реагентов прокачиваются через трубу или трубу. Химическая реакция протекает по мере прохождения реагентов через PFR. В реакторах этого типа изменение скорости реакции создает градиент по отношению к пройденному расстоянию; на входе в PFR скорость очень высока, но по мере уменьшения концентрации реагентов и увеличения концентрации продукта (ов) скорость реакции замедляется. Некоторые важные аспекты ИПФ:

Для большинства химических реакций, представляющих промышленный интерес, реакция не может протекать до 100%. Скорость реакции снижается по мере того, как реагенты расходуются до точки, где система достигает динамического равновесия (нет чистой реакции или изменения химических веществ). Точка равновесия для большинства систем завершена менее чем на 100%. По этой причине процесс разделения, такой как дистилляция , часто следует за химическим реактором, чтобы отделить любые оставшиеся реагенты или побочные продукты от желаемого продукта. Эти реагенты могут иногда использоваться повторно в начале процесса, например, в процессе Габера . В некоторых случаях для достижения равновесия могут потребоваться очень большие реакторы, и инженеры-химики могут выбрать разделение частично прореагировавшей смеси и рециркуляцию оставшихся реагентов.

В условиях ламинарного потока предположение о поршневом потоке очень неточно, поскольку жидкость, проходящая через центр трубы, движется намного быстрее, чем жидкость у стенки. Реактор непрерывного действия с перегородками (COBR) обеспечивает тщательное перемешивание за счет комбинации колебаний жидкости и перегородок с отверстиями, что позволяет приблизить поршневой поток в условиях ламинарного потока .

Полупериодный реактор

Полупериодический реактор работает как с непрерывным, так и с периодическим режимом ввода и вывода. Например, в ферментер загружается партия среды и микробов, которые постоянно производят углекислый газ, который необходимо непрерывно удалять. Точно так же реакция газа с жидкостью обычно затруднена, потому что для реакции с равной массой жидкости требуется большой объем газа. Чтобы решить эту проблему, непрерывную подачу газа можно барботировать через порцию жидкости. Как правило, при полупериодической работе один химический реагент загружается в реактор, а второй добавляется медленно (например, для предотвращения побочных реакций ), или продукт, который является результатом фазового перехода, непрерывно удаляется, например, образующийся газ в результате реакции твердое вещество, которое выпадает в осадок, или гидрофобный продукт, который образуется в водном растворе.

Каталитический реактор

Хотя каталитические реакторы часто реализуются как реакторы идеального вытеснения, их анализ требует более сложной обработки. Скорость каталитической реакции пропорциональна количеству катализатора, с которым контактируют реагенты, а также концентрации реагентов. Для твердофазного катализатора и реагентов в жидкой фазе это пропорционально площади воздействия, эффективности диффузии реагентов и продуктов, а также эффективности смешивания. Идеального перемешивания обычно нельзя предполагать. Кроме того, каталитический путь реакции часто происходит в несколько стадий с промежуточными продуктами, которые химически связаны с катализатором; и поскольку химическое связывание с катализатором также является химической реакцией, это может повлиять на кинетику. Каталитические реакции часто демонстрируют так называемую ложную кинетику , когда кажущаяся кинетика отличается от реальной химической кинетики из-за эффектов физического переноса.

Также следует учитывать продукт катализатора. В частности, в высокотемпературных нефтехимических процессах катализаторы дезактивируются такими процессами, как спекание , коксование и отравление .

Типичным примером каталитического реактора является каталитический нейтрализатор, который перерабатывает токсичные компоненты автомобильных выхлопов. Однако большинство нефтехимических реакторов являются каталитическими и отвечают за большую часть промышленного химического производства, с примерами чрезвычайно больших объемов, включая серную кислоту , аммиак , продукты риформинга / BTEX (бензол, толуол, этилбензол и ксилол) и каталитический крекинг в псевдоожиженном слое . Возможны различные конфигурации, см. Гетерогенный каталитический реактор .

Химический реактор – специальное оборудование, которое обеспечивает реакции от микроскопических доз (несколько миллилитров) до многих кубометров. Существуют различные технологические требования, реакции протекают с разной интенсивностью.

Виды химических реакторов

Реакторы для систем

Давление также может колебаться от высокого, до - низкого и среднего.

химический реактор – специальное оборудование

Базовые факторы

Подобная техника несет потенциальную опасность, определяется факторами:

  1. Пожарные и взрывоопасные характеристики рабочих компонентов.
  2. Особенностями реакционной среды (катализаторы).
  3. Режимными характеристиками (температура, давление, концентрация, динамика)
  4. Конструктивными спецификациями.

Информация содержится в пояснительных приложениях при описании работы проекта, а также технологическом регламенте.

Во время протекания химических реакций выделяется часто большое количество тепла и горючих соединений. Реагенты могут быть взрывоопасными, они также имеют высокий уровень горючести и представляют высокую пожарную опасность.

  1. Минеральные масла (АМТ-300, мобильтерм-600).
  2. Органические теплоносители (дифенильная смесь, глицерин, этиленгликоль).
  3. Опасны также хладагенты: этан, пропилен, аммиак.

Все процессы протекают при использовании катализаторов:

  1. Металлы.
  2. Соли.
  3. Кислоты.
  4. Щелочи.
  5. Металлоорганические субстанции.
  6. Перекиси.
  7. Диазо-соединения. и т.п.

Некоторые составы способны воспламеняться при контакте с воздухом или водой. При работе с химическими реакторами эти факторы непременно учитываются.

конструкция химического реактора

Классификация химических реакторов

Анализируя конструкцию различных агрегатов, которые функционируют в химической отрасли, сделать можно однозначный вывод. В химических реакторах протекают с разной степенью интенсивности процессы:

  1. Гидро.
  2. Динамические.
  3. Тепловые.
  4. Диффузионные.

Все они необходимы, чтобы происходили необходимые химические трансформации различных веществ. Особенности конструкции также обуславливаются уровнем химических реакций:

  1. Мешалки.
  2. Тепловые обменники.
  3. Контактные устройства.

Все агрегаты состоят из определённых блоков разной конструкции, они являются вспомогательными средствами для поддержания химических реакций, которые происходящих в емкостях химических реакторов. Реакционное оборудование разделяется по различным критериям:

  1. Гидродинамический.
  2. Тепловой.
  3. Физический.

Химические реакции протекают при разных температурных режимах, которые могут быть:

  1. Полунепрерывные.
  2. Периодические.
  3. Непрерывные.

Любой подобный реактор создает новый продукт из заданных компонентов, при этом соблюдаются условия:

  1. Стабильность проведения технологических процессов.
  2. Сохранение высоких энергетических параметров.
  3. Невысокая цена.
  4. Простота эксплуатации и обслуживания.

Существует две базовые конструкции реакторов, обеспечивающих:

агрегаты состоящие из определённых блоков разной конструкции

  1. Идеальное смешение.
  2. Оптимальное вытеснение.

Компактные агрегаты (до 10 литров) применяются в различных лабораториях, тестовых установках. Реакторы, обладающие объёмом до 100 литров, функционируют в промышленностях:

  1. Фармацевтической.
  2. Нефтегазовой.
  3. Целлюлозной.
  4. Парфюмерной – косметической. и т.п.

Также химические реакторы различаются по характеристикам:

  1. Метод организации технологии.
  2. Гидродинамическими показателями (динамика среды).
  3. Тепловыми характеристиками.
  4. Состоянию исходных материалов
  5. Конструктивными спецификами.

По параметрам гидравлического вытеснения приборы могут быть:

  1. 100% вытеснения и смешения.
  2. Промежуточные варианты.

По тепловым показателям различаются агрегаты:

  1. Изотермические.
  2. Адиабатические.
  3. Управляемыми тепловыми характеристиками (с помощью специального софта).

Реакционное оборудование делится по группам:

  1. Камеры.
  2. Колонны.
  3. Теплообменники.
  4. Печи.

При этом фазовые состояния могут быть: гомогенные и гетерогенные.

Самыми важными параметрами, которые характеризуют реакторы:

  1. Первоначальное состояние сырья (агрегатное состояние, химические характеристики).
  2. Температурный режим.
  3. Уровень давления.
  4. Скорость протекания реакции и динамика теплообмена.
  5. Перемешивание субстанций.
  6. Простота монтажа.
  7. Стоимость.
  8. Доступность комплектующих и т.п.

Из всех перечисленных выше факторов агрегатное состояние вещества оказывает самое большое влияние на принцип действия реактора и его конструктивного оформления.

Кроме того нашими специалистами в зависимости от этих факторов подбираются основные и вспомогательные узлы реактора (питатель, мешалки, теплообменники и т.п.).

Химическая реакция является процессом, который ведет к преобразованию реагентов. Она характеризуется изменениями, в результате которых получают один или несколько продуктов, отличных от исходных. Химические реакции носят различный характер. Он зависит от типа реагентов, получаемого вещества, условий и времени синтеза, декомпозиции, смещения, изомеризации, кислотно-щелочных, окислительно-восстановительных, органических процессов и др.

Химические реакторы представляют собой емкости, предназначенные для проведения реакций с целью выработки конечного продукта. Их конструкция зависит от различных факторов и должна обеспечивать максимальный выход наиболее экономически эффективным способом.

Существуют три основные базовые модели химических реакторов:

  • Периодического действия.
  • Непрерывный с мешалкой (НРМ).
  • Реактор с поршневым потоком (РПП).

Эти базовые модели могут быть модифицированы в соответствии с требованиями химического процесса.

химические реакторы

Реактор периодического действия

Химические агрегаты этого типа используются в периодических процессах при небольших объемах производства, длительном времени реакций или там, где достигается лучшая селективность, как в некоторых процессах полимеризации.

Для этого применяются, например, емкости из нержавеющей стали, содержимое которых перемешивается внутренними рабочими лопастями, пузырьками газа или с помощью насосов. Контроль температуры осуществляется с помощью теплообменных рубашек, холодильников орошения или прокачкой через теплообменник.

Реакторы периодического действия в настоящее время используются в химической и перерабатывающей пищевой промышленности. Их автоматизация и оптимизация создают сложности, так как необходимо сочетать непрерывные и дискретные процессы.

Полупериодические химические реакторы совмещают работу в непрерывном и периодическом режимах. Биореактор, например, периодически загружается и постоянно выделяет углекислый газ, который необходимо непрерывно удалять. Аналогичным образом при реакции хлорирования, когда одним из реагирующих веществ является газ хлор, если его не вводить непрерывно, то большая его часть улетучивается.

Для обеспечения больших объемов производства в основном используются химические реакторы непрерывного действия либо емкости металлические с мешалкой или с непрерывным потоком.

реактор с мешалкой

Непрерывный реактор с мешалкой

В емкости из нержавеющей стали подаются жидкие реагенты. Для обеспечения надлежащего взаимодействия их перемешивают рабочие лопасти. Таким образом, в реакторах данного типа реагирующие вещества непрерывно подаются в первый резервуар (вертикальный, стальной), затем они попадают в последующие, одновременно тщательно перемешиваясь в каждой емкости. Хотя состав смеси однороден в каждом отдельном резервуаре, в системе в целом концентрация изменяется от емкости к емкости.

Среднее количество времени, которое дискретное количество реагента проводит в резервуаре (время пребывания) может быть рассчитано простым делением объема емкости на среднюю объемную скорость прохождения потока через него. Ожидаемый процент завершения реакции рассчитывается с использованием химической кинетики.

Изготавливаются емкости из нержавеющей стали или сплавов, а также с эмалированным покрытием.

резервуар вертикальный стальной

Некоторые важные аспекты НРМ

Все расчеты выполняются с учетом идеального смешивания. Реакция протекает со скоростью, связанной с конечной концентрацией. В состоянии равновесия скорость потока должна быть равна скорости расхода, в противном случае резервуар переполнится или опустеет.

Часто экономически выгодно работать с несколькими последовательными или параллельными НРМ. Нержавеющие резервуары, собранные в каскад из пяти или шести единиц, могут вести себя как реактор с поршневым потоком. Это позволяет первому агрегату работать с более высокой концентрацией реагентов и, следовательно, более высокой скоростью реакции. Также в резервуар вертикальный стальной можно поместить несколько ступеней НРМ, вместо того чтобы процессы проходили в различных емкостях.

В горизонтальном исполнении многоступенчатый агрегат секционирован вертикальными перегородками различной высоты, через которые смесь поступает каскадами.

Когда реагенты плохо смешиваются или значительно различаются по плотности, используется вертикальный многоступенчатый реактор (эмалированный или из нержавеющей стали) в противоточном режиме. Это эффективно для проведения обратимых реакций.

Небольшой псевдожидкий слой является полностью смешанным. Большой коммерческий реактор с псевдосжиженным слоем имеет практически однородную температуру, но сочетает смешиваемые и вытесняемые потоки и переходные состояния между ними.

емкости из нержавеющей стали

Химический реактор идеального вытеснения

РПП – это реактор (нержавеющий), в котором один или больше жидких реагентов прокачиваются через трубу или трубы. Их также называют трубчатыми проточными. Он может иметь несколько труб или трубок. Реагенты постоянно поступают через один конец, а продукты выходят с другого. Химические процессы протекают по мере прохождения смеси.

В РПП скорость реакции градиентна: на входе она очень высокая, но со снижением концентрации реагентов и увеличением содержания продуктов выхода ее скорость замедляется. Обычно достигается состояние динамического равновесия.

Обычными являются как горизонтальная, так и вертикальная ориентация реактора.

Когда требуется передача тепла, отдельные трубы помещаются в рубашку или используется кожухотрубный теплообменник. В последнем случае химические вещества могут находиться как в кожухе, так и в трубе.

Емкости металлические большого диаметра с насадками или ваннами подобны РПП и широко применяются. В некоторых конфигурациях используется осевой и радиальный поток, множественные оболочки со встроенными теплообменниками, горизонтальное или вертикальное положение реактора и так далее.

Емкость с реагентом может быть заполнена каталитическими или инертными твердыми частицами для улучшения межфазного контакта в гетерогенных реакциях.

реактор нержавеющий

Динамическое равновесие

Для большинства химических процессов невозможно достичь 100-процентного завершения. Их скорость уменьшается с ростом этого показателя до того момента, когда система достигает динамического равновесия (когда суммарная реакция или изменение состава не происходит). Точка равновесия у большинства систем расположена ниже 100% завершения процесса. По этой причине необходимо произвести процесс разделения, такого как дистилляция, чтобы отделить оставшиеся реагенты или побочные продукты от целевого. Эти реагенты могут иногда повторно использоваться в начале процесса, например, такого, как процесс Хабера.

Применение РПП

Реакторы поршневого потока используются для проведения химического преобразования соединений во время их движения по системе, напоминающей трубы, для целей проведения масштабных, быстрых, гомогенных или гетерогенных реакций, непрерывного производства и при процессах с выделением большого количества тепла.

Идеальный РПП имеет фиксированное время пребывания, т. е. любая жидкость (поршень), поступающая в момент времени t, покинет его в момент времени t + τ, где τ – время пребывания в установке.

Химические реакторы данного типа обладают высокими показателями производительности в течение длительных периодов времени, а также превосходной теплопередачей. Недостатками РПП является сложность осуществления контроля за температурой процесса, что может привести к нежелательным температурным перепадам, а также их более высокая стоимость.

нержавеющие резервуары

Каталитические реакторы

Хотя агрегаты данного типа часто реализуются в виде РПП, они требуют более сложного обслуживания. Скорость каталитической реакции пропорциональна количеству катализатора, контактирующего с химическими веществами. В случае твердого катализатора и жидких реагентов скорость процессов пропорциональна доступной площади, поступлению химикатов и отбору продуктов и зависит от наличия турбулентного перемешивания.

Каталитическая реакция фактически часто является многоэтапной. Не только первоначальные реагенты взаимодействуют с катализатором. С ним реагируют и некоторые промежуточные продукты.

Поведение катализаторов также важно в кинетике этого процесса, особенно в высокотемпературных нефтехимических реакциях, так как они деактивируются спеканием, коксованием и аналогичными процессами.

Применение новых технологий

РПП используются для конверсии биомассы. В экспериментах применяются реакторы высокого давления. Давление в них может достигать 35 МПа. Использование нескольких размеров позволяет варьировать время пребывания от 0,5 до 600 с. Для достижения температуры свыше 300 °C применяют реакторы с электрическим подогревом. Подача биомассы производится с помощью HPLC-насосов.

реакторы высокого давления

РПП аэрозольных наночастиц

Существует значительный интерес к синтезу и применению наноразмерных частиц для различных целей, включая высоколегированные сплавы и толстопленочные проводники для электронной промышленности. Другие области применения включают измерения магнитной восприимчивости, передача в дальнем ИК-диапазоне и ядерный магнитный резонанс. Для этих систем необходимо производить частицы контролируемого размера. Их диаметр, как правило, находятся в диапазоне от 10 до 500 нм.

Вследствие их размера, формы и высокой удельной площади поверхности эти частицы могут быть использованы для производства косметических пигментов, мембран, катализаторов, керамики, каталитических и фотокаталитических реакторов. Примеры применения наночастиц включают SnO2 для датчиков угарного газа, TiO2 для световодов, SiO2 для коллоидного диоксида кремния и оптических волокон, C для углеродных наполнителей в шинах, Fe для записывающих материалов, Ni для батарей и, в меньших объемах, палладий, магний и висмут. Все эти материалы синтезируются в аэрозольных реакторах. В медицине наночастицы используются для профилактики и лечения раневых инфекций, в искусственных костных имплантатах, а также для визуализации мозга.

Пример производства

Для получения частиц алюминия поток аргона, насыщенного парами металла, охлаждается в РПП диаметром 18 мм и длиной 0,5 м от температуры 1600 °С со скоростью 1000 °С/с. По мере прохождения газа через реактор происходит зарождение и рост частиц алюминия. Скорость потока составляет 2 дм 3 /мин, а давление равно 1 атм (1013 Па). По мере движения газ охлаждается и становится перенасыщенным, что приводит к зарождению частиц в результате столкновений и испарений молекул, повторяющихся до тех пор, пока частица не достигнет критического размера. По мере движения через перенасыщенный газ, молекулы алюминия конденсируются на частицах, увеличивая их размеры.

Но в данной статье, в большей степени, раскроем информацию о реальных реакторах, их функционале и принципах действия.

Что такое реактор и каковы закономерности его работы?

Реакторы из сферы микробиологии: как работают и для чего их применяют

Живем и часто не задумываемся, откуда берутся те или иные медицинские и лекарственные препараты. Кажется, что достаточно лишь заказать опытному фармацевту изготовление таблеток и микстур по рецепту, оплатить работу и лечиться себе на здоровье. Но это далеко не так, потому что в современной биотехнической промышленности используют реакторы, благодаря которым изготавливаются целые партии продуктов фармацевтики, важных вакцин, пищевых добавок, ферментных препаратов. Без биореакторов не обойтись, если надо выполнить согласно всем требованиям производство полисахоридов и нефтедеструкторов. Основные характеристики биологического реактора очень мощные, показательные, поэтому все процессы выполняются согласно установленной эффективной технической процедуре. Первым ученым, который внедрил биореакторы в промышленность стал микробиолог СССР М.Д. Утенов, добившись в ходе исследований убедительных положительных результатов.

Назовем основные технические характеристики биореактора и сферу его применения:

  • Реактор микро-биологической сферы способен создавать оптимальные условия для культивирования клеток и полезных микроорганизмов, как основа для создания вакцин и медицинских синтетических препаратов.
  • Благодаря наличию внутри реактора газовой, жидкостной, кислородной составляющих появляется возможность сформировать условия для дыхания, питания, метаболизма тех или иных микроорганизмов.
  • Без биореактора невозможно качественно выполнить процесс микробиологического синтеза.

Основные виды биореакторов

  • Механические;
  • Аэрлифтные;
  • Газо-вихревые;
  • Аэробные;
  • Анаэробные;
  • Комбинированные, то есть аэробно-анаэробные. В таких реакторах культивируется разные виды культур.

Таким образом, биореакторы мало напоминают ядерный реактор, но все же способны в химико-биологической сфере выполнить преобразование одних элементов в другие, выдавая в результате синтез культур, приводящих к формированию нужных клеток, развитие полезных или патогенных микроорганизмов. Биологическая система реактора решает массу полезных задач для человечества.

Реакторы из сферы ядерной физики: как действуют и для чего их применяют

Самые большие реакторы — ядерные. О них далее пойдет речь. Основные задачи работы атомного реактора проявляются в управлении ядерной реакции, которая обязательно сопровождается выделением энергии.

Схожие по схеме работы и мощности – термоядерные реакторы. Все основные теории о данном устройстве в разные периоды времени сформулировали такие великие ученые с мировым именем, как Андрей Сахаров, Олег Лаврентьев, Игорь Тамм, Лев Арцимович.

Любое устройство ядерного реактора трудно представить без проявления ядерной реакции или ядерного превращения, которые возможны только из-за того, что в определенный момент происходит изменение состава ядра. В ситуации, когда в ходе ядерной реакции выполнится рост количества нуклонов в ядре, тогда будет запущена в реакторе термоядерная реакция или же такой процесс еще называют ядерным синтезом.

Факт! Атомные ядра состоят из двух типов нуклонов – протонов или нейтронов. Количество вырабатываемой энергии всецело зависит от наличия нуклонов в ядре.

Главные особенности работы ядерного реактора нельзя рассматривать без связки с таким физическим явлением, как кинетическая энергия или движущая энергия. По физическим законам кинетика частиц провоцирует тепловое движение атомов. И все потому, что внутренние частицы реактора начинают движение, ударяются с атомами, провоцируя возникновение цепной реакции.

Реакторы из сферы энергетики и электрики: как запускаются и для чего их применяют

Кто из читателей знал, что процесс заземления магистрали возможно выполнять при помощи специального электрического реактора? Действительно в энергетике широко известен дугогасящий реактор, который используют в процессе заземления нейтрального кабеля с трехфазной сети. Такой тип оборудования противодействует возникновению электрической дуги, из-за горения которой повреждается изоляция, а такой дефект в магистрали стремительно приводит к опасному короткому замыканию в сети и отключению электроэнергии.

Еще один тип реактора энергетики – сглаживающий. Его задача – снижать пульсацию выпрямленного тока в сети.

А вот электрический агрегат, предназначенный для контроля и ограничения ударного тока, возникающего в момент короткого замыкания.

Таким образом, в электрике применяется как минимум три вида реакторов, при помощи которых обеспечивают безопасность сети и контроль работы силовых агрегатов.

Реакторы из сферы химии: как работают и для чего их используют

Химические реакторы имеют узкую специализацию. Ученые определили им место эксплуатации в химической, целлюлозной, фармацевтической, парфюмерной сфере, когда в лабораторных условиях изготавливается нужная продукция. Внутри химических реакторов происходят заданные реакции, следствием которых происходит кристаллизация, плавление, гомогенезация заданных в программу компонентов.

Читайте также: