ما هو تصنيف المفاعلات؟

المفاعل هو جزء أساسي من عملية الهندسة الكيميائية والصناعة. أنها تمكن التفاعل الكيميائي. وهي تختلف بشكل كبير من حيث التصميم ومبدأ التشغيل والتطبيق، ولهذا السبب من المهم تصنيفها لفهم وظائفها واختيار المفاعل المناسب لعمليات محددة. سوف تستكشف هذه المقالة أنواعًا مختلفة من المفاعلات، فيما يتعلق بشكل أساسي بأنواعها وبنيتها وظروف عملها وتطبيقاتها.

اتصل الآن

1. على أساس رد الفعل

1.1 المفاعلات الدفعية
المفاعلات الدفعية عبارة عن حاوية تحتوي على الكواشف الموضوعة فيها لكل دفعة يحدث فيها التفاعل. ويتم التفاعل، ثم يتم إخراج المنتجات، ومن ثم تبدأ الدفعة التالية. ويستخدم هذا النوع من المفاعلات على نطاق واسع في بعض المجالات مثل قطاع الأدوية والمواد الكيميائية المتخصصة حيث يميل حجم الإنتاج إلى الانخفاض وقد تختلف التركيبة أيضًا في كثير من الأحيان.
المزايا:
معالجة المنتجات المختلفة
من السهل السيطرة على ظروف التفاعل
العيوب:
وكان الإنتاج أقل، بالنسبة للوقت، مقارنة بالنظام المستمر.
1.2 المفاعلات المستمرة
في المفاعلات المستمرة، يتم تغذية المواد المتفاعلة إلى المفاعل بشكل مستمر مما يعطي بعد ذلك تدفقًا ثابتًا للناتج. يتم تطبيق هذا النوع من المفاعلات بشكل شائع في إنتاج المواد الكيميائية الكبيرة، مثل إنتاج البتروكيماويات والمواد الكيميائية السائبة.
المزايا:
كفاءة وإنتاجية أعلى.
جودة المنتج ثابتة.
العيوب:
أقل مرونة مع تغيير نوع المنتج بسرعة كبيرة.

2. التصنيف على أساس المرحلة

2.1 المفاعلات المتجانسة
المفاعلات المتجانسة، أي أن الكواشف كلها سائلة أو كلها غازية. لذا فإن هذا النوع من التماثل يمكن أن يجعل الخلط والاتصال بين المواد المتفاعلة يعمل بشكل أفضل، ومن الأسهل الحصول على سرعة التفاعل التي نريدها.
التطبيقات:
غالبًا ما يتم استخدامه في التخمير وتفاعلات الطور السائل الأخرى.
2.2 المفاعلات غير المتجانسة
المفاعل غير المتجانس هو الذي تكون فيه المواد المتفاعلة في أطوار مختلفة، غاز- صلب أو سائل-صلب. تُستخدم هذه المفاعلات جنبًا إلى جنب مع العمليات التحفيزية حيث يكون المحفز في مرحلة مختلفة عن المواد المتفاعلة.
التطبيقات:
عمليات البتروكيماويات والمحولات الحفازة.

3. التصنيفات حسب شروط الاستخدام

3.1 المفاعلات متساوية الحرارة
يحافظ المفاعل متساوي الحرارة على درجة حرارة ثابتة أثناء التفاعل. إنه أمر بالغ الأهمية للتفاعلات التي تعتمد بدرجة كبيرة على درجة الحرارة مما يعني أن التفاعل سيعمل بمعدل ثابت وإنتاجية.
التطبيقات:
توجد بشكل متكرر أثناء الكيمياء الحيوية وحساسة للتغيرات في درجات الحرارة:
3.2 المفاعلات غير الحرارية
تخضع المفاعلات غير المتساوية للحرارة لمثل هذا التغير غير المتساوي للحرارة، حيث يحدث التفاعل. تشتمل هذه المفاعلات عادة على تفاعلات طاردة للحرارة أو ماصة للحرارة حيث يكون هناك توليد أو امتصاص ملحوظ للحرارة.
التطبيقات:
يُستخدم عند الحاجة إلى التحكم في درجة الحرارة للحصول على أفضل معدل للتفاعل.

4. التصنيف على أساس نقل الحرارة

4.1 المفاعلات الأديباتية
لا يمكن للمفاعلات الأديباتية أن تنقل الحرارة من وإلى المناطق المحيطة، أي أن كل الحرارة المنتجة أو الممتصة بواسطة التفاعل يتم الاحتفاظ بها داخل المفاعل. غالبًا ما يُستخدم هذا النوع من المفاعلات عندما يكون تنظيم درجة الحرارة أثناء التفاعل أمرًا مهمًا للغاية.
التطبيقات:
المرحلة الغازية شائع في المكان الذي نرغب فيه بالكفاءة الحرارية.
4.2 المفاعلات غير -الأديابية
تتبادل المفاعلات غير الحرارية- الحرارة مع البيئة المحيطة مما يمنحنا تحكمًا أفضل في درجة حرارة التفاعل. وهذه المرونة مطلوبة إذا كان التفاعل يجب أن يتم عند درجة حرارة دقيقة للغاية.
التطبيقات:
مناسب لإنتاج-منتجات كيميائية واسعة النطاق تتأثر بدرجة الحرارة.

5. التصنيف على أساس الحفز

5.1 المفاعلات الحفزية
تحدث التفاعلات الكيميائية في المفاعل التحفيزي بشكل أسرع بسبب استخدام المحفزات التي ليس لها أي استهلاك. وهذه المفاعلات هي أجزاء مهمة في الكثير من العمليات الصناعية من خلال مساعدتها على أن تكون أكثر كفاءة وانتقائية.
التطبيقات:
شائع في صناعة الأمونيا (عملية الهبر) وفي تكرير النفط.
5.2 -المفاعلات غير الحفزية
لا تحتوي المفاعلات غير المحفزة- على محفزات، لذا فهي تعتمد فقط على الخصائص الطبيعية للمادة التي يتم خلطها لتحقيق الأشياء. هذه الأنواع من المفاعلات أبسط ولكنها تحتاج إلى مزيد من الصرامة لظروف التفاعل.
التطبيقات:
غالبًا ما يستخدم على دفعات وحيث لا يعمل المحفز.

6. التصنيف على أساس التصميم

6.1 مفاعلات التدفق السدادي (PFR)
تعمل مفاعلات التدفق السدادي على فرضية أن عناصر السوائل تمر عبر المفاعل على أنها "سدادات"، ولا يوجد اختلاط في اتجاه التدفق. هذا التصميم جيد جدًا في القيام بالعمل المستمر، وغالبًا ما يستخدم في المصانع الكيميائية الكبيرة.
المزايا:
معدل التفاعل مرتفع، لا يوجد خلط خلفي.
التطبيقات:
انها وجدت الكثير في خطوط إنتاج البوليمر والمواد الكيميائية السائبة.
6.2 CSTR: مفاعل الخزان المقلب المستمر
تم تصنيع CSTRs للتشغيل المستمر في بيئة مختلطة جيدًا بحيث يتم توزيع المكونات بالتساوي عبر المفاعل. من الأفضل استخدامه إذا أردنا تحريك التفاعل بشكل مستمر.
المزايا:
جيد عندما يجب أن يبقى التفاعل عند نفس المستوى.
التطبيقات:
يمكن العثور عليها في صناعة المواد الغذائية وصناعات الصرف الصحي.

7. التصنيف على أساس المقياس

7.1 مفاعلات المختبر
تشير المفاعلات المعملية إلى المفاعلات-الصغيرة الحجم المستخدمة في التجارب والأبحاث. تقييم حالة التفاعل قبل الانتقال إلى التطبيق الصناعي، تقييم تكوين العملية الجديدة
التطبيقات:
يستخدم على نطاق واسع في البحث والتطوير لتحسين معلمات التفاعل.
7.2 المفاعلات الصناعية
المفاعلات الصناعية هي أنظمة كبيرة تستخدم لصنع الكثير من الأشياء في وقت واحد. تم إنشاء هذه المفاعلات للتعامل مع كميات كبيرة من المواد المتفاعلة، وهي مصممة لتحقيق الفعالية والسلامة.
التطبيقات:
وجدت في الصناعات الكيميائية والأدوية وإنتاج الطاقة.

8. التصنيف على أساس الغرض

8.1 المفاعلات الكيميائية
يستخدم المفاعل الكيميائي لأنواع مختلفة من التحول الكيميائي مثل التوليف والبلمرة وتفاعل التحلل. وهي مخصصة لبعض ظروف التفاعل وبعض منتجات الإنتاج:
8.2 المفاعلات الحيوية
المفاعل الحيوي هو مفاعل للعمليات البيولوجية مثل العمليات البيولوجية مثل المخمرات الحيوية والمزارعات الحيوية. أنها يمكن أن توفر البيئة اللازمة للتفاعل البيولوجي والتحكم في درجة الحرارة، والتحكم في درجة الحموضة وإمدادات المواد الغذائية.
التطبيقات:
تستخدم على نطاق واسع في الأدوية والوقود الحيوي والمواد الغذائية.

ويمكن أيضًا تصنيف المفاعل وفقًا لطرق مختلفة بناءً على المعرفة حول تصميمه وتشغيله وتطبيقاته. من المفاعلات الدفعية أو المستمرة. أو ربما متجانسة أو غير متجانسة، فهي تختلف في الغرض ولكن هناك فوائد أيضا. مع تقدم التكنولوجيا، نقوم بتطوير العديد من أنواع تصميمات وتكوينات المفاعلات الجديدة، ونتيجة لذلك، يؤدي هذا إلى توسيع التطبيقات المحتملة للعمليات الكيميائية والبيولوجية. يساعد هذا النوع من التصنيف المهندسين والعلماء أيضًا على معرفة نوع المفاعل الذي يناسبهم. وبالتالي، يمكنهم تعزيز عملية الإنتاج الخاصة بهم وجعلها مستدامة أيضًا.