- Skupni reaktor u odnosu na CSTR
- CSTR dizajn
- PFR vs CSTR
- Prednosti i nedostaci
- Raspodjela vremena boravka CSTR-a (RTD)
- Modeliranje i simulacija CSTR-ova
- Integracija PAT-a
- Industrijske aplikacije
- Citati i reference
- Najčešća pitanja
Što je reaktor spremnika s kontinuiranim miješanjem?
Reaktor s kontinuiranim miješanjem spremnika (CSTR) je reakcijska posuda u kojoj reagensi, reaktanti i otapala ulaze u reaktor dok produkti reakcije istodobno izlaze iz posude. Na taj se način reaktor spremnika smatra vrijednim alatom za kontinuiranu kemijsku obradu.
CSTR reaktori poznati su po učinkovitom miješanju i stabilnim, ujednačenim performansama u uvjetima stabilnog stanja. Obično je izlazni sastav isti kao i materijal unutar reaktora, što ovisi o vremenu zadržavanja i brzini reakcije.
U situacijama kada je reakcija prespora, kada dvije nemiješljive ili viskozne tekućine zahtijevaju visoku brzinu uznemirenosti ili kada se želi ponašanje protoka utikača, više reaktora može se povezati zajedno kako bi se stvorila CSTR kaskada.
CSTR pretpostavlja idealan scenarij backmixinga, koji je upravo suprotan reaktoru protoka utikača (PFR).
Brze veze
CSTR vs serijski reaktor
Općenito, reaktori se mogu klasificirati kao kontinuirani (sl. 1) ili kao skupni reaktori (sl. 2). CSTR-ovi su obično manje veličine i omogućuju besprijekorno dodavanje reaktanata i reagensa, dok proizvod može neprekidno istjecati bez prekida.
Nasuprot tome, šaržni reaktor je kemijski reaktor koji uključuje dodavanje fiksne količine reaktanata u reaktorsku posudu, nakon čega slijedi proces reakcije dok se ne dobije željeni proizvod. Za razliku od kontinuiranog reaktora, reaktanti se ne dodaju kontinuirano, a proizvodi se ne uklanjaju kontinuirano. Nadalje, serijski reaktori nisu tako ravnomjerno izmiješani, a temperaturni i tlačni uvjeti mogu varirati tijekom reakcije.
CSTR-ovi imaju jedinstvenu sposobnost rukovanja višim koncentracijama reaktanata, kao i energičnije reakcije zbog svojih vrhunskih svojstava prijenosa topline u usporedbi sa serijskim reaktorima. Na taj se način CSTR smatra alatom koji podržava kemiju protoka.
Projektiranje i rad CSTR-ova
Reaktori spremnika s kontinuiranim miješanjem (CSTR) sastoje se od:
- Reaktor spremnika
- Sustav miješanja za miješanje reaktanata (rotor ili brzo uvođenje reaktanata)
- Dovod i izlazne cijevi za uvođenje reaktanata i uklanjanje proizvoda
CSTR-ovi se najčešće koriste u industrijskoj preradi, prvenstveno u homogenim reakcijama protoka tekuće faze gdje je potrebna stalna uznemirenost. Međutim, oni se također koriste u farmaceutskoj industriji i za biološke procese, kao što su stanične kulture i fermentori.
CSTR-ovi se mogu koristiti u kaskadnoj primjeni (slika 3) ili samostalnoj (slika 1).
CSTR i PFR
Koja je razlika između CSTR-a i PFR-a (reaktor protoka utikača)?
CSTR (sl. 1) i PFR (sl. 4) koriste se u kemiji kontinuiranog protoka. CSTR-ovi i PFR-ovi mogu funkcionirati kao samostalni reakcijski sustavi ili se mogu kombinirati kako bi bili dio procesa kontinuiranog protoka. Miješanje je ključan aspekt CSTR-ova, dok su PFR-ovi dizajnirani kao cjevasti reaktori u kojima pojedinačni pokretni čepovi sadrže reaktante i reagense, djelujući kao mini-serijski reaktori. Svaki utikač u PPR-u ima malo drugačiji sastav i interno se miješaju, ali ne s obližnjim čepom ispred ili iza njega. U idealno izmiješanom CSTR-u, sastav proizvoda je ujednačen po cijelom volumenu, dok u PFR-u sastav proizvoda varira ovisno o položaju unutar cjevastog reaktora. Svaka vrsta reaktora ima svoj skup prednosti i nedostataka u usporedbi s ostalima.
Iako CSTR može proizvesti znatne količine proizvoda po jedinici vremena i može raditi dulje vrijeme, možda nije najbolji izbor za reakcije sa sporom kinetikom. U takvim slučajevima, skupni reaktori su obično preferirana opcija za sintezu.
Reaktori protoka utikača općenito su učinkovitiji u prostoru i imaju veće stope pretvorbe u usporedbi s drugim vrstama reaktora. Međutim, oni nisu prikladni za vrlo egzotermne reakcije jer može biti izazovno kontrolirati nagle skokove temperature. Nadalje, PFR-ovi obično podrazumijevaju veće operativne troškove i troškove održavanja od CSTR-ova.
Prednosti CSTR-a u odnosu na PFR
- Kontrola temperature se lako održava
- Ponašanje CSTR-a dobro je shvaćeno, uključujući miješanje (sposobnost rukovanja krutim tvarima i kašama), reakcijsku kalorimetriju, mogućnosti doziranja i kemijsku kinetiku
- Jeftiniji i lakši za izgradnju od namjenskih specijalnih sustava protoka
- Unutrašnjost reaktora dostupna je za procesnu analitičku tehnologiju (PAT)
- Više jedinica može se lako spojiti za kaskadni rad ili integraciju u složenije sustave protoka s PFR-om itd.
Unapređenje zelene kemije
Pogledajte naš potpuni popis zelenih i održivih kemijskih resursa, uključujući studije slučaja i primjere u industriji. Ova studija pokazuje kako informacije koje pruža napredna tehnologija tvrtke METTLER TOLEDO pomažu u podupiranju zelene i održive kemije u istraživanju, razvoju i proizvodnji farmaceutskih, kemijskih i polimernih molekula i proizvoda
Optimizacija performansi CSTR-a
Raspodjela vremena boravka CSTR-a (RTD)
Raspodjela vremena boravka (RTD) opisuje trajanje zadržavanja komponente tekućine u sustavu ili reaktoru. Vrijeme boravka u CSTR-u odnosi se na vrijeme koje reaktanti provedu u reaktoru prije nego što ga napuste.
Razumijevanje raspodjele vremena boravka CSTR-a ključno je za projektiranje i optimizaciju reaktora za kemijske reakcije. Pomaže u procjeni učinkovitosti reaktora i trajanja potrebnog za postizanje potpune reakcije. Odstupanje od idealnosti može biti posljedica kanaliziranja tekućine kroz posudu, recikliranja tekućine unutar posude ili prisutnosti slabo izmiješanih ili stacionarnih regija u posudi. Kao rezultat toga, funkcija raspodjele vjerojatnosti, RTD, koristi se za opisivanje vremena koje bilo koji konačni dio tekućine nalazi u reaktoru. To pomaže u karakterizaciji karakteristika miješanja i protoka u reaktoru i usporedbi ponašanja reaktora s idealnim modelima. Na primjer, kaskada CSTR-ova pokazuje strože vrijeme boravka i rezoluciju reakcije kako se broj reaktora povećava u kaskadnom postavljanju.
Raspodjela vremena zadržavanja tekućine u posudi može se eksperimentalno odrediti dodavanjem nereaktivne tvari za praćenje u ulaz sustava. Koncentracija ovog tragača varira po poznatoj funkciji, a ukupni uvjeti protoka u posudi određuju se praćenjem koncentracije tragača u izlaznoj vodi posude.
Modeliranje za zeleniju kemiju
Zelena i održiva kemija rastući je trend u farmaceutskoj i finoj kemijskoj industriji. Ovaj pristup kemiji ima za cilj minimizirati utjecaj kemijskih procesa na okoliš smanjenjem potrošnje otpada i energije, korištenjem obnovljivih izvora i osmišljavanjem sigurnih i učinkovitih procesa.
Korištenjem softvera za modeliranje, znanstvenici i inženjeri mogu predvidjeti kako će se kemijske reakcije ponašati u različitim uvjetima, optimizirati uvjete reakcije kako bi smanjili potrošnju otpada i energije te dizajnirati procese koji su sigurniji i učinkovitiji. Na primjer, procjene serije u odnosu na kemiju protoka mogu se izvršiti brzo ili odrediti veličinu CSTR-a za najbolje performanse. Kontinuirani procesi mogu biti održiviji od serije, iz razloga kao što su manji volumen, manja upotreba otapala i smanjeni ciklusi čišćenja.
Modeliranje i simulacija kemijskih reakcija posebno su prikladni za potporu inicijativama za zelenu kemiju. Napredne mogućnosti modeliranja Scale-up Suitea omogućuju korisnicima da točno simuliraju složene kemijske reakcije, uključujući reakcije u više koraka i optimiziraju parametre procesa kao što su temperatura, tlak i koncentracije reaktanata kako bi se smanjio otpad i maksimizirao prinos.
Scale-up Suite™ također ima značajke koje korisnicima omogućuju procjenu utjecaja njihovih procesa na okoliš, poput izračunavanja ugljičnog otiska ili potrošnje energije određene reakcije. Te informacije mogu pomoći korisnicima u donošenju informiranih odluka o oblikovanju procesa i identificirati mogućnosti za povećanje održivosti njihovih procesa.
CSTR i procesna analitička tehnologija (PAT)
Automatizirani kemijski reaktori laboratorijske veličine mogu pomoći u pretvaranju iz serije u CSTR rad.
- Paralelni sintetski reaktori kao što je EasyMax imaju više dobro kontroliranih neovisnih reaktora koji se mogu koristiti pojedinačno ili zajedno kao CSTR
- Reaktori sinteze i sustavi kontrole reaktora mogu raditi kao pojedinačni CSTR sustavi ili par do drugih reaktora kojima se upravlja s istog računala
- Za kristalizacije ili višefazne reakcije, razlika tlaka može se koristiti za prijenos kaše
Procesna analitička tehnologija neprocjenjiva je za održavanje stabilnog stanja koje se prati i dobro kontrolira.
- FTIR spektroskopija i Ramanova spektroskopija omogućuju mjerenje kritičnih reakcijskih vrsta u stvarnom vremenu.
- Na primjer, u kontinuiranim kristalizacijama, FTIR spektrometri mogu mjeriti i prikazati koncentraciju stabilnog stanja jednog ili više ključnih otopljenih tvari.
- Ramanski spektrometri mjere i prate razvoj kristalnog oblika kao funkciju vremena
- ParticleTrack koristi mjerenje refleksije fokusiranog snopa (FBRM) za praćenje parametara kristalizacije ključa, uključujući raspodjelu veličine čestica i duljinu akorda
- pH i O₂ sonde kontinuirano prate uvjete u CSTR-u - prema potrebi
Potrebna vam je pomoć za prijavu?
Naši stručnjaci spremni su pomoći
Ako imate pitanja ili vam je potrebna pomoć u tehničkoj aplikaciji, naš tim savjetnika za tehničke aplikacije spreman je voditi vas u pravom smjeru.
Industrijske aplikacije
Kontinuirani proces sigurne proizvodnje dizaometana
ReactIR prati koncentraciju diazoketona i koristi se za određivanje RTD-a
Autori izvještavaju o razvoju generatora diazometana koji se sastoji od CSTR kaskade s tehnologijom odvajanja unutarnje membrane. Koristili su ovu tehnologiju u trostupanjskoj, teleskopskoj sintezi kiralnog α-kloroketona - važnog srednjeg spoja u sintezi inhibitora hiv proteaze. Reaktor zavojnice korišten je za stvaranje miješanog anhidrida koji je proslijeđen u CSR diazometan kaskadu. Teflonska membrana omogućila je difuziju diazometana u CSTR gdje je reagirala s anhidridom kako bi stvorila odgovarajući diazoketon. Dijazoketon je zatim pretvoren u α-kloroken reakcijom s HCl u skupnom reaktoru.
Mjerenja ReactIR-a korištena su za praćenje stvaranja srednjeg diazoketonskog spoja (praćenje vrha 2107 cm-1), kao i za eksperimentalno određivanje vremenske raspodjele boravka sustava praćenjem tvari tragača. Eksperiment tragača koji je pratio ReactIR utvrdio je da je potrebno pet volumena reaktora drugog CSTR-a u kaskadi kako bi se postiglo stabilno stanje, što odgovara 6-satnom vremenu pokretanja.
Wernik, M., Poechlauer, P., Schmoelzer, C., Dallinger, D., & Kappe, C. O. (2019). Projektiranje i optimizacija kaskada reaktora s kontinuiranim miješanjem spremnika za proizvodnju diazometana na bazi membrane: sinteza α-kloroketa. Istraživanje i razvoj organskih procesa, 23 (7), 1359–1368. https://doi.org/10.1021/acs.oprd.9b00115
Automatizirani povremeni protok Suzuki spojni sustav s povezanim operacijama nizvodno
OptiMax se koristi kao MSMPR reakcijske posude u kontinuiranoj kristalizaciji
Autori izvještavaju o razvoju sustava koji omogućuje potpuno automatiziranu isprekidanu protočnu tekućinu −tekuću Suzuki spojku, kao i obradu serijskih metala i kontinuiranu kristalizaciju. S obzirom na kontinuiranu kristalizaciju, OptiMax reaktori korišteni su u serijama kao višestupanjske posude za mješoviti ovjes i uklanjanje mješovitih proizvoda (MSMPR) koje pokreću kristalizaciju antisolventne temperature okoline.
Te MSMPR posude djeluju kao CSTR-ovi koji proizvode i prenose kašu koja sadrži kristale proizvoda. Autori navode da je nominalno vrijeme boravka u kristalizatorima izračunato volumenom punjenja kristalizatora podijeljenim s ukupnom brzinom protoka dolazne hrane. PAT, uključujući ParticleTrack s FBRM-om i oslabljenom ukupnom refleksijom (ATR), korišten je u mjerenju kontinuirane kristalizacije.
Cole, K. P., Campbell, B. M., Forst, M. B., McClary Groh, J., Hess, M., Johnson, M. D., Miller, R. D., Mitchell, D., Polster, C. S., Reizman, B. J., & Rosemeyer, M. (2016). Automatizirani povremeni pristup protoku kontinuiranom Suzuki spojnici. Istraživanje i razvoj organskih procesa, 20 (4), 820–830. https://doi.org/10.1021/acs.oprd.6b00030
PFR-CSTR kaskada za kontinuiranu reaktivnu kristalizaciju
ReactIR i ParticleTrack pružaju PAT informacije i povratne informacije
Autori izvještavaju o razvoju kombiniranog sustava kaskadnih reaktora protoka PFR-CSTR koji je ugradio ugrađene ugrađene FTIR i FBRM senzore kao procesnu analitičku tehnologiju. Ovaj sustav korišten je za istraživanje nekoliko kontinuiranih reaktivnih kristalizacija, određivanje kristalne morfologije, raspodjele veličine kristala, prinosa reakcije i kristalizacije te razine prezasićenosti. Izmjerena je raspodjela vremena boravka (RTD) za kaskadu PFR, CSTR i PFR-CSTR i pokazala je da je kombinirana kaskada PFR-CSTR imala nešto duži RTD od kaskade CSTR-a. Za reaktivnu kristalizaciju dobiven je veći prinos za kaskadni sustav PFR-CSTR kao rezultat užeg RTD-a PFR-a, minimizirajući i nereagirani materijal i stvaranje nečistoća.
Sonde ReactIR i ParticleTrack izmjerile su koncentraciju reaktanata i duljinu kristalnog akorda tijekom procesa reaktivne kristalizacije. Koncentracije reaktanata u matičnoj tekućini mjerene ReactIR-om bile su u dobrom skladu s rezultatima HPLC-a (pogreška predviđanja < 0,17 %). Mjerenja ParticleTrack otkrila su relativno stabilnu duljinu akorda od ~ 150 μm.
Hu, C., Shores, B. T., Derech, R. A., Testa, C. J., Hermant, P., Wu, W., Shvedova, K., Ramnath, A., Al Ismaili, L. Q., Su, Q., govoreći, R., Born, S. C., Takizawa, B., O'Connor, T. F., Yang, X., Ramanujam, S., & Mascia, S. (2020). Kontinuirana reaktivna kristalizacija API-ja u PFR-CSTR kaskadi s linijskim PAT-ovima. Reakcijska kemija i inženjering, 5 (10), 1950.-1962. https://doi.org/10.1039/d0re00216j
Povezani resursi
Citati i reference
Reaktori kontinuiranog miješanog spremnika u publikacijama časopisa
- Glace, M., Wu, W., Kraus, H., Acevedo, D., Roper, T. D., & Mohammad, A. (2023). Razvoj kontinuiranog procesa sinteze karbamazepina pomoću validirane ramanske spektroskopije i kinetičkog modeliranja za simulaciju poremećaja. Reakcijska kemija i inženjering. https://doi.org/10.1039/d2re00476c
- Copelli, S., Petrucci, N. B., Florit, F., & Barozzi, M. (2022). Povećanje sigurnosti prebacivanjem poluserijskih polimerizacija u polukontinuiranu proizvodnju. DOAJ (DOAJ: Imenik časopisa otvorenog pristupa). https://doi.org/10.3303/cet2290101
- Muir, R., G, B. J., Pearsall, A., Jorgensen, M. J., Sims, B., Yonoski, K., Mehta, N., & Salan, J. S. (2021). Razvoj sigurnog kontinuiranog procesa natrijevog nitrotetrazolata putem čvrste faze "uhvati i pusti". Istraživanje i razvoj organskih procesa, 25 (8), 1882.-1888. https://doi.org/10.1021/acs.oprd.1c00129
- Talicska, C. N., O'Connell, E. C., Ward, H. W., Diaz, A., Hardink, M., Foley, D. P., Connolly, D., Girard, K. P., & Ljubičić, T. (2022). Procesna analitička tehnologija (PAT): aplikacije za procese protoka za razvoj aktivnih farmaceutskih sastojaka (API). Reakcijska kemija i inženjering, 7 (6), 1419–1428. https://doi.org/10.1039/d2re00004k
- Ahmed, B., Brown, C., McGlone, T., Bowering, D., Sefcik, J., & Florence, A. J. (2019). Inženjering atributa čestica acetaminofena pomoću platforme za kristalizaciju mokrog glodanja. International Journal of Pharmaceutics, 554, 201–211. https://doi.org/10.1016/j.ijpharm.2018.10.073
- Copelli, S., Barozzi, M., Petrucci, N., & Moreno, V. C. (2019). Modeliranje i optimizacija procesa potpuno emulzijskog polimerizacijskog reaktora. Časopis za kemijsko inženjerstvo, 358, 1410.-1420. https://doi.org/10.1016/j.cej.2018.10.055
- Glace, A. M., Cohen, B. J., Dixon, D. D., Beutner, G. L., Vanyo, D., Akpinar, F., Rosso, V. W., Fraunhoffer, K. J., DelMonte, A. J., Santana, E., Wilbert, C., Gallo, F., & Bartels, W. (2020b). Sigurno povećanje dekoltea evansa oksazolidinona s vodikovim peroksidom koji oslobađa kisik. Istraživanje i razvoj organskih procesa, 24 (2), 172–182. https://doi.org/10.1021/acs.oprd.9b00462
- Hu, C., Shores, B. T., Derech, R. A., Testa, C. J., Hermant, P., Wu, W., Shvedova, K., Ramnath, A., Ismaili, L. Q. A., Su, Q., govoreći, R., Born, S. C., Takizawa, B., O'Connor, T. G., Yang, X., Ramanujam, S., & Mascia, S. (2020). Kontinuirana reaktivna kristalizacija API-ja u PFR-CSTR kaskadi s linijskim PAT-ovima. Reakcijska kemija i inženjering, 5 (10), 1950.-1962. https://doi.org/10.1039/d0re00216j
- Feng, R., Ramchandani, S., Salih, N. M., Lim, X. Y., Tan, S., Lee, L. S., Teoh, S. S., Sharratt, P. N., & Boodhoo, K. (2019). Strategije intenziviranja procesa i analiza održivosti za preradu usred prerade u farmaceutskoj industriji. Istraživanje industrijske i inženjerske kemije, 58 (11), 4656–4666. https://doi.org/10.1021/acs.iecr.8b04063
- Wernik, M., Poechlauer, P., Schmoelzer, C., Dallinger, D., & Kappe, C. O. (2019). Projektiranje i optimizacija kaskada reaktora s kontinuiranim miješanjem spremnika za proizvodnju diazometana na bazi membrane: sinteza α-kloroketa. Istraživanje i razvoj organskih procesa, 23 (7), 1359–1368. https://doi.org/10.1021/acs.oprd.9b00115
- Agnew, L. R., McGlone, T., Wheatcroft, H. P., Robertson, A., Parsons, A. R., & Wilson, C. C. (2017). Kontinuirana kristalizacija paracetamola (acetaminofena) Oblik II: Selektivni pristup metastabilnom čvrstom obliku. Kristalni rast i dizajn, 17 (5), 2418–2427. https://doi.org/10.1021/acs.cgd.6b01831
- Guinand, C. I., Dabros, M., Meyer, T., & Stoessel, F. (2017). Istraživanje dinamike reaktora na temelju kalometrijskih podataka. Kanadski časopis za kemijsko inženjerstvo. https://doi.org/10.1002/cjce.22700
- Yang, X., Acevedo, D., Mohammad, A., Pavurala, N., Wu, H., Brayton, A. L., Shaw, R., Goldman, M. J., He, F., Li, S., Fisher, R. N., O'Connor, T. G., & Cruz, C. N. (2017). Razmatranja rizika za razvoj sustava kontinuirane kristalizacije karbamazepina. Istraživanje i razvoj organskih procesa, 21 (7), 1021–1033. https://doi.org/10.1021/acs.oprd.7b00130
- Cole, K. D., Campbell, B. A., Forst, M. B., Groh, J. M., Hess, M., Johnson, M. H., Miller, R. A., Mitchell, D. L., Polster, C. S., Reizman, B. J., & Rosemeyer, M. (2016). Automatizirani povremeni pristup protoku kontinuiranom Suzuki spojnici. Istraživanje i razvoj organskih procesa, 20 (4), 820–830. https://doi.org/10.1021/acs.oprd.6b00030
- Yang, Y., Song, L., & Nagy, Z. K. (2015). Automatizirana izravna kontrola nukleacije u kontinuiranoj kristalizaciji hlađenja mješovite suspenzije mješovitog uklanjanja proizvoda. Kristalni rast i dizajn, 15 (12), 5839–5848. https://doi.org/10.1021/acs.cgd.5b01219
- Rudniak, L., Machniewski, P., Milewska, A., & Molga, E. (2004). CFD modeliranje kemijskih reaktora miješanog spremnika: homogeni i heterogeni reakcijski sustavi. Znanost o kemijskom inženjerstvu, 59(22–23), 5233–5239. https://doi.org/10.1016/j.ces.2004.09.014
Najčešća pitanja
FAQs
Što je CSTR? Kako funkcionira CSTR?
Reaktor s kontinuiranim miješanjem spremnika (CSTR) spremnik je koji se koristi za kemijske reakcije. Omogućuje protok tvari potrebnih za reakciju, dok proizvodi istječu u isto vrijeme. To ga čini izvrsnim alatom za kontinuiranu proizvodnju kemikalija. CSTR reaktor dobro miješa tvari i dosljedno radi u stabilnim uvjetima. Obično je smjesa koja izlazi ista kao i ona unutra, što ovisi o tome koliko dugo su tvari u spremniku i koliko brzo dolazi do reakcije.
U određenim slučajevima, kada je reakcija prespora ili su prisutne dvije različite tekućine koje zahtijevaju visoku stopu uznemirenosti, nekoliko CST-ova može se povezati zajedno kako bi se stvorila kaskada. CSTR pretpostavlja idealno backmixing, što je suprotno reaktoru protoka utikača (PFR).
Je li CSTR serijski reaktor?
Ne, CSTR (reaktor spremnika s kontinuiranim miješanjem) nije skupni reaktor. Glavna razlika između CSTR-a i skupnog reaktora je u tome što je CSTR reaktor kontinuiranog protoka gdje se reaktanti kontinuirano unose u reaktor i proizvodi se kontinuirano uklanjaju, dok se u serijskom reaktoru u reaktor dodaje fiksna količina reaktanata i dopušta da reagiraju dok se reakcija ne dovrši prije uklanjanja proizvoda.
U CSTR-u se reaktanti kontinuirano miješaju pomoću miješalice ili miješalice, što osigurava da je reakcijska smjesa homogena i dobro izmiješana.
CSTR-ovi se često koriste u industrijskim procesima velikih razmjera gdje je potrebna kontinuirana ponuda reaktanata kako bi se zadovoljili zahtjevi proizvodnje. S druge strane, serijski reaktori češće se koriste u laboratorijskim pokusima, gdje su potrebne manje količine reaktanata za ispitivanje i analizu te u proizvodnji lijekova manjeg volumena, agrokemikalija i specijalnih kemikalija.
Koja je razlika između CSTR reaktora i PFR-a?
PFR (plug flow reaktor) i CSTR (reaktor s kontinuiranim miješanjem spremnika) dvije su uobičajene vrste kemijskih reaktora koji se koriste u industrijskim i laboratorijskim uvjetima. Glavne razlike između ova dva reaktora su način na koji rade i njihove primjene.
- PFR djeluje propuštanjem reaktanata kroz dugu cijev ili kanal, gdje se miješaju i reagiraju dok se kreću kroz reaktor. U PFR-u, uvjete reakcije, kao što su temperatura i tlak, treba precizno kontrolirati duž duljine cijevi. Tok proizvoda iz PPR-a je kontinuiran, a stopa konverzije reaktanata obično je visoka. PFR-ovi se često koriste za veliku, kontinuiranu proizvodnju kemikalija i petrokemikalija.
- CSTR je dobro izmiješan reaktor koji kontinuirano miješa reaktante u spremniku ili posudi. U CSTR-u su uvjeti reakcije ujednačeni u cijelom reaktoru, a brzina reakcije određena je brzinom protoka reaktanata u i iz spremnika. CSTR-ovi se obično koriste za homogene i heterogene reakcije koje zahtijevaju visok stupanj miješanja i relativno kratko vrijeme boravka.
Sve u svemu, izbor između PPR-a i CSTR-a ovisi o specifičnoj reakciji koja se provodi i željenom ishodu proizvodnje. Visokokvalitetni laboratorijski podaci neprocjenjivi su za karakterizaciju reakcije, a modeliranje procesa može se koristiti za pomoć pri odabiru reaktora. Saznajte više o CSTR vs PFR.
Koje su prednosti CSTR-a u odnosu na PFR?
Je li kontinuirani protok (CSTR) ili PFR (protok utikača) bolji za određenu primjenu ovisi o specifičnoj reakciji koja se provodi i željenom ishodu. Međutim, općenito se CSTR-ovi često preferiraju u odnosu na PFR-ove iz nekoliko razloga:
- Dobro miješanje: CSTR-ovi osiguravaju dobro miješanje reaktanata, posebno kaša, što pomaže u održavanju ujednačene brzine reakcije i sprječavanju lokaliziranih žarišta ili mrtvih zona. Nasuprot tome, PFR-ovi ponekad mogu dovesti do gradijenta u temperaturi, koncentraciji ili brzini protoka, što može utjecati na učinkovitost reakcije.
- Fleksibilnost: CSTR-ovi su vrlo fleksibilni i mogu se lako prilagoditi različitim uvjetima reakcije ili volumenima. Na primjer, vrijeme zadržavanja može se lako prilagoditi promjenom brzine protoka, a reaktor se može povećati ili smanjiti ovisno o proizvodnim potrebama.
- Skraćeno vrijeme reakcije: CSTR-ovi često mogu postići visoku stopu konverzije u relativno kratkom vremenu boravka jer su reaktanti dobro izmiješani, a uvjeti reakcije ujednačeni. To može dovesti do bržeg vremena reakcije i većih stopa proizvodnje.
- Niži troškovi: CSTR-ovi su općenito jednostavniji i jeftiniji za izgradnju i rad od PFR-ova jer ne zahtijevaju duge, specijalizirane cijevi i pripadajuću opremu.
Sve u svemu, izbor između CSTR-a i PFR-a ovisi o specifičnim potrebama reakcije koja se provodi, a oba reaktora imaju svoje prednosti i nedostatke. Međutim, CSTR-ovi su često omiljeni zbog svoje fleksibilnosti, dobrog miješanja i sposobnosti postizanja visokih stopa konverzije u kratkom vremenu boravka.