طراحی و ساخت راکتورهای پیوسته | راکتور + کاربرد راکتور صنعتی

راکتور

طراحی  و ساخت راکتور پیوسته و انواع راکتورهای هیدروترمال در مجموعه نانوسایز

در راکتور پیوسته یا جریان دار، مواد به صورت روان توسط یک حامل در داخل راکتور حمل می شوند. واکنش دهنده ها به طور مداوم در آن تغذیه می شوند. محصول به صورت جریان پیوسته آشکار می شود. این نوع راکتورها، برای طیف گسترده ای از فرآیندهای شیمیایی و بیولوژیکی در صنایع غذایی، شیمیایی و دارویی مورد استفاده قرار می گیرند. بسته به نوع واکنش آن ها، انواع مختلفی از اشکال و انواع دستگاه ها را به وجود می آورد. گروه نانو سایز با استفاده از متخصصین خود توانایی طراحی و ساخت انواع راکتورهای پیوسته برای کلیه مراکز پژوهشی و تحقیقاتی و تولیدی را دارا می باشد. جهت اطلاع از قیمت راکتور با کارشناسان فروش ما، در تماس باشید.

راکتور و کاربرد آن چیست؟

راکتور با معنای لغوی واکنش گاه است. دستگاه هایی که به منظور کنترل شکاف هسته ساخته می شوند، راکتور هسته ای است. این دستگاه ها، به منظور تولید انرژی الکتریکی و نوترون مورد استفاده قرار می گیرند.طرح و اندازه آن ها، متناسب با کارش متفاوت است.

بر اساس کار این دستگاه، طرح و اندازه آنها متفاوت است. راکتور های شیمیایی، واکنش های شیمیایی مانند تجزیه، ترکیب و تبدیل جهت تولید مواد جدید را انجام می دهند. اما نمی توان واژه راکتور را برای، دستگاه هایی که شامل واکنش سوختن جهت تولید انرژی، راکتور هستند، بکار برد.

اجزای رآکتور

اجزای اساسی یک راکتور هسته ای هستند که مسئول تولید ایمن و کارآمد انرژی هسته ای هستند. این اجزا با هم کار می کنند تا فرآیند شکافت هسته ای را آغاز و کنترل کنند، که گرما را برای تولید برق تولید می کند. درک اجزای اصلی راکتور برای اطمینان از عملکرد مناسب و ایمنی نیروگاه های هسته ای بسیار مهم است.

1. هسته راکتور

هسته راکتور بخش مرکزی یک راکتور هسته ای است که در آن واکنش زنجیره ای شکافت هسته ای انجام می شود. این شامل مجموعه های سوخت است که معمولاً از اورانیوم یا پلوتونیوم غنی شده بدست می آید. مجموعه های سوخت به گونه ای چیده شده اند که امکان شکافت کنترل شده سوخت هسته ای را فراهم می کند. گرما در این فرآیند تولید می شود.

2. میله های کنترل

میله های کنترل برای تنظیم سرعت شکافت در هسته راکتور استفاده می شود. این میله ها از موادی ساخته شده اند که نوترون ها را جذب می کنند، مانند بور یا کادمیوم. با تنظیم موقعیت میله‌های کنترل، اپراتورها می‌توانند تعداد نوترون‌های موجود را برای حفظ فرآیند شکافت کنترل کنند و به‌طور مؤثر توان خروجی راکتور را مدیریت کنند.

3. سیستم خنک کننده

سیستم خنک کننده، وظیفه انتقال گرما از هسته راکتور را بر عهده دارد. این ماده خنک کننده مانند آب یا آب سنگین را از طریق هسته به گردش در می آورد تا گرمای تولید شده توسط فرآیند شکافت را جذب کند. سپس از مایع خنک کننده گرم شده برای تولید بخار استفاده می شود، که توربین ها را برای تولید برق به حرکت در می آورد.

4. تعدیل کننده

یک تعدیل کننده، برای کاهش سرعت نوترون های سریع تولید شده در طول شکافت استفاده می شود. احتمال ایجاد واکنش های شکافت اضافی را افزایش می دهد. تعدیل کننده های رایج شامل آب، گرافیت و آب سنگین است. با کاهش سرعت نوترون ها، تعدیل کننده ها به حفظ واکنش زنجیره ای در هسته راکتور کمک می کنند.

5. مخزن راکتور

مخزن راکتور یک ساختار محکم با پوشش فولادی است که شامل هسته راکتور و سیستم خنک کننده است. در برابر فشارها و دماهای بالا مقاومت دارد. در عین حال مانعی در برابر انتشار تشعشعات ایجاد می کند. یکپارچگی مخزن راکتور برای جلوگیری از فرار مواد رادیواکتیو حیاتی است.

6. مولد بخار

از ژنراتورهای بخار برای تبدیل گرمای مایع خنک کننده راکتور به بخار پرفشار استفاده می شود. سپس این بخار به سمت توربین های متصل به ژنراتورهای الکتریکی هدایت می شود و در نهایت برق تولید می شود.

7. سیستم کنترل

سیستم کنترل یک راکتور هسته ای شامل ابزارها و مکانیسم های مختلفی برای نظارت و تنظیم عملیات راکتور است. اپراتورها را قادر می سازد تا پارامترهایی مانند جریان مایع خنک کننده، موقعیت میله کنترل و توان خروجی را برای حفظ شرایط ایمن و پایدار راکتور تنظیم کنند.

8. ساختار کنترل

ساختار محفظه محفظه راکتور و سایر اجزای حیاتی را احاطه کرده و یک لایه حفاظتی اضافی در برابر انتشار احتمالی مواد رادیواکتیو ایجاد می کند. این دستگاه برای مقاومت در برابر نیروهای خارجی و شرایط محیطی شدید طراحی می شود. به عنوان یک مانع نهایی در صورت وقوع تصادف شدید عمل می کند.

9. سیستم های خنک کننده اضطراری

سیستم های خنک کننده اضطراری به گونه ای طراحی می شوند، که در صورت از دست دادن مایع خنک کننده اولیه یا سایر رویدادهای پیش بینی نشده، خنک کننده اضافی را به هسته راکتور ارائه دهند. این سیستم ها برای جلوگیری از گرم شدن بیش از حد و حفظ یکپارچگی راکتور در شرایط غیرعادی بسیار مهم هستند.

10. جابجایی و ذخیره سازی سوخت

سیستم‌های جابجایی و ذخیره‌سازی سوخت مسئول مدیریت ایمن سوخت هسته‌ای قبل و بعد از استفاده در هسته راکتور هستند. شامل موارد زیر می شود.

• فرآیندهای بارگیری
• تخلیه و ذخیره سازی سوخت
• مدیریت سوخت مصرف شده
• زباله های رادیواکتیو

در نتیجه، اجزای راکتور نقش حیاتی در عملکرد ایمن و کارآمد راکتورهای هسته ای دارند. هر جزء به عملکرد کلی و ایمنی سیستم راکتور کمک می کند و تضمین می کند که تولید انرژی هسته ای منبع قابل اعتماد و پایدار برق باقی می ماند. درک این اجزا برای اپراتورها و عموم مردم ضروری است تا از پیچیدگی ها و پادمان های مربوط به تولید انرژی هسته ای قدردانی کنند.

انواع راکتورها

نوع واکنش

• مداوم مخزنی
• غیر مداوم تقسیم

نوع عملکرد

•  راکتور ناپیوسته (Batch Reactor)
•  راکتور پیوسته (Continous Reactor)
•  راکتور نیمه پیوسته (Semi Batch Reactor)

براساس کاربرد

• راکتور پایلوت
• راکتور صنعتی
• راکتور لوله ای  PFR
• راکتور آزمایشگاهی
• راکتور‌های دما و فشار بالا
• راکتور‌های خنک کننده داخلی
•  راکتور Reactor  بر اساس نوع فاز (تک فاز، چند فاز)
• راکتور پیوسته

راکتور جریان لوله‌ای (Plug Reactor) – راکتور جریان مخلوط شونده (Mixed Reactor) – راکتور جریان دوره‌ای (Recycle Reactor )

• راکتور‌های پالایشگاهی
• راکتور‌های کاتالیستی (دوفازی – سه فازی)

راکتورهای کاتالیستی دو فازی به سه دسته زیر تقسیم بندی می‌شوند.

راکتور بستر ثابت (Fixed Bed Reactor) – راکتور بستر سیال (Fluidized Bed Reactor) – راکتور بستر فواره‌ای (Spouted Bed Reactor)

راکتور‌های کاتالیستی سه فازی به دو دسته زیر تقسیم بندی می‌شوند:

اتوکلاو بستر دوغابی (Slurry Bed Reactor) – راکتور بستر قطره‌ای (Trickle Bed Reactor)

• راکتور‌های بستر ثابت و راکتور‌های بستر سیال
• راکتور‌های ماکروویو
• راکتور‌های پلیمریزاسیون

راکتور همزن دار | راکتور پیوسته

اتوکلاو هم زن دار، نوع خاصی از دستگاه است. این دستگاه، به منظور ورز دادن و مخلوط کردن مواد ویسکوز استفاده می شود. دستگاه، با عنوان راکتور جریان پلاگین (PFR)، راکتور لوله پیوسته یا راکتور جریان پیستونی شهرت دارد.

نوع دیگری از راکتور، راکتور بستر چکنده (TBR) است که شامل حرکت رو به پایین گاز و مایع بر روی سطح فشرده ذرات کاتالیزوری می شود.

در یک راکتور ثابت، کاتالیزورها در یک محیط ثابت قرار دارند که واکنش دهنده ها از آن عبور می کنند. معمولاً به صورت سیلندر ساخته می شود. مجهز به محافظ و پوشش مناسب برای تأمین سرمایش و گرمایش مورد نیاز است. این نوع راکتور برای راکتورهای لوله ای با دانه های کاتالیست جامد استفاده می شود.

به دلیل بروز واکنش های ناخواسته و یا وجود مواد اولیه در راکتور، امکان عرضه مستقیم محصول به مصرف کنندگان وجود ندارد. برای تولید محصول نهایی، عملیات ساخت اضافی مانند تصفیه و جداسازی مورد نیاز است.

براساس مواد مورد استفاده

• راکتور پالایشگاهی
• راکتور شیمیایی

وظیفه و کاربرد انواع راکتور

• راکتور تولید رزین
• راکتور تولید مواد پلیمری
• راکتور تولید دارو (داروسازی)
• راکتور تولید مواد سمی خطرناک
• راکتور هیدروکراکینگ مواد نفتی
• راکتور CSTR

افراد مورد نیاز جهت طراحی راکتور

• مهندس شیمی (شیمی)
• مهندس مکانیک سیالات (فرآیندهای داخل راکتور)
• نقشه کش صنعتی
• مهندس الکترونیک
• مهندس نرم افزار

ساخت راکتور پیوسته

تولید مخزن این دستگاه در کارگاه توسط نیروهای مجرب و جوشکارهای متخصص صورت می گیرد. به منظور افزایش تحمل فشار یا خلا جوش ها به صورت زیر صورت می گیرند.