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Les réacteurs agités sont des réacteurs chimiques équipés d'agitateurs pour réaliser une variété de procédés chimiques, tels que la polymérisation, la digestion, la dissolution, la fermentation et le mélange chimique. Voici les types de réacteurs agités les plus courants :
Vases agités
Le modèle simple d'un réacteur agité est un vase agité. Ces vases sont généralement constitués de vases cylindriques à parois cylindriques verticales et à fond arrondi, ce qui contribue à réduire la formation de zones mortes où les matières peuvent stagner et ne pas réagir. Les vases agités sont équipés d'agitateurs de différents types, notamment des pales, des disques et des agitateurs à vis, qui appliquent différentes forces de cisaillement aux matières à l'intérieur du vase. La vitesse d'agitation peut également varier pour obtenir le degré de mélange et de réaction souhaité. Les vases agités conviennent aux réactions chimiques relativement simples et peuvent traiter une large gamme de volumes, des petites échelles de laboratoire aux grandes échelles industrielles.
Réacteurs à cuve agitée continue (CSTR)
Les CSTR sont des réacteurs agités qui alimentent en permanence les réactifs dans le réacteur et déchargent en permanence les produits. En raison des processus d'alimentation et de décharge continus, la température, la pression et la concentration des matières à l'intérieur du réacteur ont tendance à rester stables au fil du temps. Grâce à ces caractéristiques, les CSTR traitent généralement de gros volumes et ont des coûts d'exploitation relativement faibles. Les CSTR conviennent à la production à grande échelle de produits qui n'ont pas besoin d'être étroitement contrôlés et sont couramment utilisés dans les industries chimique, alimentaire et de traitement des eaux usées.
Réacteurs à cuve agitée discontinue
Contrairement aux CSTR, les réacteurs à cuve agitée discontinue chargent d'abord les matières dans le réacteur, puis déchargent les produits de la réaction. Le réacteur à cuve agitée discontinue passe généralement par un processus d'alimentation, de mélange, de réaction et de décharge. En raison du choix flexible des matières premières et du temps de réaction, les réacteurs à cuve agitée discontinue conviennent à la production de produits dans des recettes variées et de petites à moyennes tailles.
Réacteurs à cuve agitée multiple
Les réacteurs à cuve agitée multiple contiennent deux ou plusieurs réacteurs à cuve agitée qui sont reliés entre eux. Des systèmes de transfert de matières relient chacun des réacteurs à cuve agitée afin qu'ils puissent fonctionner ensemble comme une unité. La combinaison des multiples réacteurs à cuve agitée offre plus de flexibilité pour les procédés chimiques et permet des réactions complexes telles que les réactions séquentielles et simultanées.
Les spécifications d'un réacteur agité industriel peuvent varier d'un fabricant à l'autre en fonction de l'application industrielle. Voici quelques spécifications courantes.
Tailles et volumes
Les tailles et les volumes d'un réacteur agité varient pour s'adapter aux différentes usines de traitement. Généralement, la taille et le volume sont de petites gammes de laboratoire d'environ 0,1 m3 à des réacteurs industriels de plus de 3000 m3. Choisir la bonne taille pour une installation est crucial pour la productivité attendue.
Matériau
Un réacteur agité peut être fabriqué dans divers matériaux pour répondre à des exigences spécifiques. Certains réacteurs sont en acier inoxydable pour éviter la corrosion, tandis que d'autres sont en acier au carbone, qui présente une meilleure stabilité mécanique.
Tolérance à la pression et à la température
Les réactifs ont différentes tolérances à la pression et à la température. Les réacteurs agités peuvent être à basse pression ou à haute pression en fonction de la réaction chimique que les concepteurs souhaitent réaliser. Les réacteurs agités à basse pression peuvent tolérer des pressions comprises entre 0,1 et 0,3 MPa. Les réacteurs à haute pression peuvent résister à des pressions encore plus élevées.
Vitesse d'agitation
Un réacteur agité peut avoir différentes options de vitesse d'agitation en fonction de l'application d'une entreprise spécifique. Si la vitesse d'agitation est généralement réglable, elle peut varier de 50 à 4000 tr/min et plus. La vitesse a un impact direct sur le mélange des matières et le processus de réaction chimique.
Une maintenance régulière du réacteur agité est cruciale pour des performances, une sécurité et une longévité optimales. Les fabricants recommandent les conseils d'entretien suivants.
Inspection régulière
Une inspection régulière du réacteur permet au propriétaire d'identifier les pièces endommagées ou les zones du réacteur qui doivent être réparées à temps. Il est donc important d'inspecter régulièrement les joints, les joints, les agitateurs, le réservoir de maintien, etc. Lors de l'inspection, recherchez des signes inhabituels tels que l'usure, la corrosion ou les fuites, et prenez des mesures appropriées immédiatement.
Nettoyage efficace
Un réacteur agité propre empêche la contamination croisée des lots de matières actuels et précédents. Un nettoyage et une désinfection efficaces du réacteur contaminé améliorent la qualité du produit et les normes de sécurité sanitaire. Le processus de nettoyage peut impliquer des solutions de nettoyage chimiques, un frottage manuel et des techniques de système de nettoyage automatisé.
Lubrification des pièces mobiles
L'agitateur est la partie mobile du réacteur. Pour qu'il fonctionne bien et pour éviter une panne prématurée, les fabricants recommandent de le lubrifier régulièrement. Lubrifiez les joints et les joints pour éviter les fuites.
Étalonnage des commandes et des capteurs
Les capteurs et les commandes du réacteur agité doivent être recalibrés régulièrement. Cela contribue à garantir la précision des réactions chimiques, du mélange, etc. La recalibration des capteurs garantit également la sécurité en empêchant les surcharges, la surchauffe et la réaction à des niveaux de pression et de température inappropriés.
Suivez les directives du fabricant
Chaque réacteur agité est unique en fonction de la conception du fabricant. Il est donc important de suivre les directives d'entretien fournies par le fabricant. En suivant les directives d'entretien, les utilisateurs bénéficient de performances et d'une longévité optimales.
Le but du réacteur agité est d'obtenir un mélange adéquat au sein de l'équipement pour atteindre le même degré de réaction. Les industries utilisent le réacteur agité dans différentes conditions et pour diverses applications.
Industrie chimique :
L'industrie chimique utilise des réacteurs agités pour mélanger des produits chimiques, ce qui entraîne une rupture, un changement de forme ou une création de composés. Grâce au réacteur agité, la polymérisation, l'oxydation, la réduction, la chloration et l'amination peuvent toutes être réalisées avec facilité et uniformité.
Industrie alimentaire et des boissons :
L'industrie alimentaire et des boissons utilise des réacteurs agités pour mélanger uniformément les additifs alimentaires, les composés aromatiques, les produits de fermentation et les conservateurs. Ils peuvent être utilisés pour la fabrication de sauces émulsifiées, de vinaigrettes, de produits laitiers et de boissons.
Industrie pharmaceutique :
La production pharmaceutique exige une grande précision et une grande constance. Les réacteurs agités peuvent être utilisés pour produire des médicaments, des vaccins et des agents thérapeutiques de manière adéquate et avec les normes de qualité requises.
Raffinage du pétrole :
Les réacteurs agités sont également utilisés dans le raffinage du pétrole pour l'hydrocraquage, l'alkylation et la polymérisation, entre autres méthodes de traitement du pétrole. Ils contribuent à produire des carburants, des lubrifiants et des produits pétrochimiques de haute qualité.
Industrie biotechnologique et de fermentation :
Pour le mélange des cellules, des substrats et des produits d'agents de fermentation dans les réacteurs, ces mélangeurs avec agitation permettront une répartition uniforme et une croissance optimale des micro-organismes et des cultures cellulaires.
Industrie des revêtements et des peintures :
L'industrie des revêtements et des peintures mélange uniformément les pigments, les liants, les additifs et les solvants dans un réacteur agité pour former des émulsions, des dispersions et des formulations de revêtement stables.
Les conseils suivants devraient aider les acheteurs professionnels à choisir un réacteur agité qui convient à leur application commerciale ou industrielle.
Échelle de production
Une petite échelle de production (100 L-10 000 L) convient aux expériences à l'échelle du laboratoire ou du pilote. Cependant, les grandes échelles de production avec des capacités supérieures à dix mille litres sont meilleures pour la production industrielle à grande échelle.
Exigences en matière d'aération
Le réacteur agité doit satisfaire les besoins en matière d'aération du processus si la réaction implique un processus biologique. Choisissez des agitateurs avec des cuves sous pression si le processus nécessite une aération et un transfert d'oxygène élevés. De plus, les pompes immergées peuvent améliorer les taux de transfert d'oxygène dans ces réacteurs.
Caractéristiques de mélange
Les réacteurs agités à écoulement continu conviennent au mélange homogène, tandis que les réacteurs à cogénération et à écoulement en piston sont idéaux pour le mélange hétérogène. Tenez également compte de la conception de l'agitateur, comme la forme et la taille des pales. Choisissez une turbine avec la vitesse de mélange et la direction de pompage appropriées pour obtenir les caractéristiques de mélange souhaitées.
Compatibilité des matériaux
Tenez compte des matériaux qui peuvent résister aux agents corrosifs lors de la sélection du matériau pour un réacteur agité. Tenez également compte de la substance à traiter dans le réacteur. Cela permettra d'éviter que des interactions chimiques indésirables ne se produisent.
Efficacité énergétique
Choisissez une vitesse et une conception d'agitateur appropriées pour minimiser la consommation d'énergie. Choisir le bon agitateur peut contribuer à réduire les coûts d'énergie sans compromettre l'efficacité du traitement. Envisagez l'utilisation de variateurs de vitesse pour une efficacité énergétique optimale.
Considérations de sécurité
Évitez les dangers potentiels en tenant compte de la conception, de la construction et des procédures d'exploitation du réacteur agité. Choisissez des réacteurs équipés de systèmes d'extraction des fumées ou de systèmes de filtration en boucle fermée adaptés pour éviter l'exposition à des substances nocives lors du traitement chimique.
Coût et budget
Évaluez entièrement le coût total de possession de la collaboration avec un fournisseur particulier, qui comprend les coûts d'exploitation, les coûts de maintenance, les coûts énergétiques et l'investissement en capital initial.
Q : Quelle est la différence entre un réacteur agité et un réacteur non agité ?
R : Un réacteur agité favorise les réactions chimiques par agitation ou mélange. En revanche, un réacteur non agité repose sur des conditions statiques ou non mobiles pour faciliter les réactions chimiques.
Q : Quelles sont les tendances dans les réacteurs industriels ?
R : La tendance dans les réacteurs industriels est de privilégier les réacteurs plus efficaces et respectueux de l'environnement. Des systèmes de refroidissement et de chauffage efficaces sont intégrés au réacteur pour réduire la consommation d'énergie. Les systèmes de traitement des déchets permettent de réutiliser ou d'éliminer en toute sécurité les sous-produits des réactions chimiques, réduisant ainsi l'impact environnemental de l'ensemble de l'usine.
Q : Quels sont les avantages des réacteurs agités ?
R : Les réacteurs agités présentent les avantages d'un mélange facile, de l'uniformité, de la rapidité de réaction et de la flexibilité. Ils conviennent à divers types de réactions et sont largement utilisés dans l'industrie chimique.
Q : Comment les utilisateurs choisissent-ils le type de réacteur adapté à leurs besoins ?
R : Les utilisateurs peuvent choisir le type de réacteur adapté en fonction de leurs besoins spécifiques, tels que les propriétés physiques et chimiques des matières traitées, la capacité de traitement souhaitée, la technologie et la technique applicables, etc. De plus, les utilisateurs peuvent également prendre en compte des facteurs tels que le coût, la maintenance et l'efficacité de fonctionnement du réacteur pour s'assurer qu'ils sélectionnent la solution la plus adaptée à leurs besoins commerciaux.
