Conform regimului hidrodinamic (structura fluxului)

Conform regimului hidrodinamic (structura fluxului), rectorii sunt împărțiți în trei grupe.

Reactorii de amestecare ideală (completă) sunt dispozitive în care fluxurile de reactivi sunt amestecate instantaneu și uniform în întregul volum de reacție. Aceasta înseamnă că compoziția și temperatura amestecului de reacție într-un astfel de dispozitiv pot fi considerate identice pe întregul său volum. Figura 4a prezintă o dependență tipică a modificării concentrației substratului în timp într-un astfel de reactor.







La acest tip de reactor pot fi clasificate ca dispozitive cu volum mic cu amestecare mecanică a lichidului, viteza de rotație a mixerului nu este mai mică de 4 s-1 și timpul de omogenizare nu este mai mare de 8 minute.

Reactoarele ideale (complet) deplasament - aparate, în care mișcarea este natura reactivilor porshenevoy, adică nu se amestecă fiecare volum anterior care trece prin aparat, urmat, după cum este deplasată. În acest aparat, există o distribuție definită a debitelor de-a lungul secțiunii sale. Ca urmare, compoziția, precum și temperatura amestecului de reacție în centrul aparatului și în pereții săi sunt diferite; și temperaturile la intrarea și ieșirea aparatului. Astfel de aparate includ reactoare tubulare cu un raport de înălțime la cel puțin 20 (H / D ≥ 20). Cu toate acestea, în volume mari de reacție, de regulă, regimul deplasării complete (ideale) este încălcat datorită efectului de amestecare din spate. O dependență tipică a modificării concentrației în timp pentru un astfel de aparat este prezentată în figura 4b.

Reactori cu regim intermediar hidrodinamic. Acest tip de aparat este foarte răspândit în practică. Cel mai frecvent abaterea de la regimul permeshivaniya ideală în volumul de reacție se observă, de exemplu, în dispozitive cu mare obmom viteză insuficientă agitator, dispozitive de schimb de căldură disponibile în interiorul mașinii, o rată de alimentare mare a reactanților în unitatea de acțiune continuă, etc. În aceste cazuri, există zone moarte (volume cu agitare scăzută sau fără agitare), bypass-ul curge în aparat precum și debitul scurgerilor prin aparatul fără confuzie. (Figura 5)

Figura 4c prezintă dependența caracteristică a modificării concentrației substratului cu timpul într-un astfel de reactor.

În aparatul de deplasare regim hidrodinamic regulat ideal poate fi spart ca rezultat al transversal și longitudinal în special curentul permeshivaniya (Fig. 6), ceea ce conduce la egalizarea parțială a concentrației și a temperaturii pe secțiunea transversală și lungimea reactorului. Acest lucru se explică prin faptul că amestecarea longitudinală (inversă) accelerează mișcarea unor elemente ale volumului, în timp ce altele - încetinește, astfel încât timpul de rezidență din reactor devine diferit.

Una dintre tehnicile lor reduc efectul permeshivaniya longitudinal este o partiționare a volumului de reacție (fig. 7), rezultând permeshivanie capătă un caracter local și lungimea navei se menține regimul hidrodinamic apropiat de regimul de înlocuire deplină.







O dependență tipică a schimbării concentrației de substrat în timp într-un aparat cu mai multe secțiuni este prezentată în figura 4d.

Aparatele cu regim hidrodinamic intermediar includ majoritatea fermentatoarelor tip coloană.

Reactorul ca un aparat în care procesul principal continuă Biotehnologie - formarea unui nou produs al unei interacțiuni complexe de materii prime trebuie să funcționeze eficient, adică pentru a oferi adâncimea necesară conversie biochimice și selectivitate. În consecință, reactor biochimic trebuie să îndeplinească o serie de cerințe diferite: să aibă volumul de reacție necesar, pentru a asigura un anumit regim hidrodinamic reactivilor de mișcare a crea o suprafață de contact dorit interactioneaza faze, pentru a menține căldura dorită în proces, modul de aerare, etc.

În condiții industriale de importanță critică nu numai viteza substanței de conversie biochimice, dar performanța echipamentului, astfel încât alegerea tipului și proiectarea echipamentului este una dintre principalele și otvestvtvennyh faze ale procesului tehnologic-chimic.

Prin proiectare, reactoarele biochimice sunt clasificate după cum urmează:

ü reactoare de tip capacitiv (cum ar fi o cameră de reacție);

ü reactori de tip coloană;

ü reactoare de tip tubular;

ü reactoare de tip film;

ü membrane de tip reactor;

ü reactori cu pat fluidizat (figura 8).

Tipul de proiectare al reactorului depinde de condițiile procesului și de proprietățile substanțelor implicate.

Cel mai important dintre factorii care determină proiectarea reactorului include: starea agregată a substanțelor inițiale și a produselor de reacție, precum și proprietățile lor biochimice și microbiologice; temperatura și presiunea la care se desfășoară procesul; efectul termic al procesului și rata schimbului de căldură; intensitatea transferului de masă (transfer de masă), amestecarea reactivilor; continuitatea sau periodicitatea procesului; comoditatea instalării și reparației echipamentului, simplitatea fabricării acestuia; accesibilitatea materialelor structurale etc.

Dintre toți factorii enumerați mai sus, starea agregată a substanței are cel mai mare efect asupra principiului organizării mișcării fazelor de interacțiune și determină tipul constructiv al dispozitivului de reacție. În plus, alegerea unor părți de bază și auxiliare ale aparatului depinde de acest factor, cum ar fi, de exemplu, un dispozitiv de amestecare, o suprafață de schimb de căldură,

Din punct de vedere al determinării capacităților tehnologice ale reactoarelor biochimice, este recomandabil să se sistematizeze luând în considerare parametrii de bază hidrodinamici și de schimb de masă. Acești indicatori vor depinde în mare măsură de cantitatea și metoda de furnizare a energiei pentru amestecarea și aerarea în reactoare. În consecință, toate reactoarele biochimice (fermentatoare) pot fi atribuite în trei grupe.

Reactorii cu alimentare cu energie prin faza gazoasă (Figura 9). Acest grup de dispozitive se caracterizează prin simplitatea construcției și a fiabilității de funcționare, deoarece nu există părți și ansambluri în mișcare. Astfel de dispozitive includ, de exemplu, agenți de fermentare a aerului cu barbotare.

Reactorii cu alimentare cu energie prin faza lichidă (figura 10). O caracteristică constructivă caracteristică a unor astfel de dispozitive este prezența unui element de autoamorsare sau a unei pompe. Pentru acest grup de dispozitive, pot fi incluse, de exemplu, fermentoare cu dispozitive de amestecare autonamerate, cu un sistem de evacuare pentru amestecare și aerare, cu un circuit de circulație externă.

Reactorii cu energie combinată (Figura 11). Elementul structural principal al acestor dispozitive este un dispozitiv de amestecare care asigură o dispersare și o omogenizare foarte eficiente. Acest grup include un aparat de înaltă intensitate cu agitare mecanică și cu barbotare simultană cu aer comprimat.

Reactorul biochimic are un număr de dispozitive și chiar și unități întregi, cu care se conectează echipamentele principale și auxiliare, precum și armăturile și aparatura.







Articole similare

Pagina anterioară

Pagina următoare

Trimiteți-le prietenilor: