Reaktory pro kapalnou a plynnou fázi

Střední odborná škola Otrokovice

www.zlinskedumy.cz

Autorem materiálu a všech jeho částí, není-li uvedeno jinak, je ing. Emil VašíčekDostupné z Metodického portálu www.rvp.cz, ISSN: 1802-4785, financovaného z ESF a státního rozpočtu ČR.

Provozováno Výzkumným ústavem pedagogickým v Praze.

Charakteristika DUM

Název školy a adresa Střední odborná škola Otrokovice, tř. T. Bati 1266, 76502 Otrokovice

Číslo projektu CZ.1.07/1.5.00/34.0445 /2

Autor Ing. Emil Vašíček

Označení DUM VY_32_INOVACE_SOSOTR-Gu-CHTe/1-PV-3/20

Název DUM Reaktory pro kapalnou a plynnou fázi

Stupeň a typ vzdělávání Středoškolské vzdělávání

Kód oboru RVP 28-52-H/01

Obor vzdělávání Gumař-plastikář

Vyučovací předmět Chemická technika

Druh učebního materiálu Výukový materiál

Cílová skupina Žák, 15 – 16 let

Anotace Výukový materiál je určený k frontální výuce s doplňujícím výkladem vyučujícího; náplň: Reaktory pro kapalnou fázi, promíchávané, průtočné, věžové, s katalyzátorem, reaktory pro plynnou fázi, trubkový, se sypanou vrstvou, etážový, fluidní

Vybavení, pomůcky Dataprojektor

Klíčová slova Reaktor promíchávaný, průtočný, věžový, s katalyzátorem, trubkový, se sypanou vrstvou, etážový, fluidní

Datum 12. 2. 2013

Reaktory pro kapalnou a plynnou fázi

Náplň výuky (obsah hodiny)

Reaktory pro kapalnou fázipromíchávanéprůtočnévěžovés katalyzátorem

Reaktory pro plynnou fázitrubkovýse sypanou vrstvouetážovýfluidní

Chemický reaktor[1]

Chemický reaktor je zařízení v němž probíhají řízené chemické reakce. Po reaktorech pro pevnou fázi (probráno v předchozí prezentaci)

zbývají ještě dva typy:Reaktory pro kapalnou fáziReaktory pro plynnou fázi

Obr. 1: reaktor dávkový

Obr. 2: reaktor s turbulentním tokem

Obr. :3 reaktor s laminárním tokem

Z hlediska toku surovinyBR (Batch Reactor) – dávkový

CSTR (Continuous Stirred Tank Reactor) – kontinuální míchaný kotlový

PFR (Plug Flow Reactor) – kontinuální trubkový

Reaktory pro kapalnou fázi [2]

Reaktory určené pro kapalnou fázi lze dělit na:

Promíchávané kotlové reaktory – společným znakem je přítomnost míchadla.

Jednoduché průtočné reaktory – mají tvar průtočných trubek.

Obr. 5: věžový reaktorObr. 4: míchaný duplikátor

Věžové reaktory – vysoké válce bez míchadel.

Reaktory s katalyzátorem – různý tvar, ale obsahují katalyzátory.

Promíchávané reaktory

Pracují nespojitě

Obr. 8: reaktor s vnějším výměníkem

Obr. 6: duplikátorový reaktor

Obr. 7: reaktor s topným hadem

čerpadlo

pohon míchadla

Promíchávané reaktory

Pracují spojitě – kaskáda (sada za sebou napojených) temperovaných reaktorů s míchadly.

Obr. 9: kaskáda průtočných reaktorů

Průtočné trubkové reaktory

Jednoduché trubkové reaktory – reakce probíhá v trubce (svazku trubek) obtékané temperačním médiem (např. chladicí voda).Kapalina v trubce vykazuje tzv. pístový tok (dochází k laminárnímu proudění).

Obr. 10: jednotrubkový reaktor

Obr. 11: reaktor se svazkem trubek

Věžové reaktory

Používají se při reakci kapaliny s plynem, plynná látka probublává a tím zároveň plní funkci míchadla.Vstup kapaliny

spodem – souproudévrchem – protiproudé

Obr. 13: reaktor souproudý

Věžové reaktory (např. pro absorpci)

bez náplněpatrovénáplňové

Obr. 12: reaktor protiproudý

Obr. 14: reaktor patrový

Obr. 15: reaktor náplňový

Reaktory s katalyzátorem

Reaktory pro kapalné směsi s katalyzátorem se liší od předchozích typů pouze tím, že obsahují katalyzátor.

Příklad možností:Trubkový reaktor – na vnitřní straně trubek je pevně uchycen katalyzátor.

Obr. 16: trubkový reaktor s katalyzátorem

Obr. 17: kotlový reaktor s katalyzátorem

Kotlový reaktor – katalyzátor je suspendován v kapalině, po ukončení reakce se odstraní.

Reaktory pro plynnou fázi

Tyto reaktory pracují za vyšších teplot a s katalyzátorem.

Příkladem zařízení pro plynnou fázi jsou reaktory:trubkovýse sypanou vrstvouetážovýfluidní

Obr. 18: mřížka s katalyzátorem

Trubkové reaktory

Jak pro jednotrubkové, tak pro vícetrubkové, je na vnitřní straně trubek (kudy prochází plyn) uchycen katalyzátor, trubky jsou zvenčí chlazeny (nejčastěji vodou).

Obr. 19: jednotrubkový reaktor

Obr. 20: reaktor se svazkem trubek

Reaktory se sypanou vrstvou

Reaktor je uvnitř zaplněn vrstvou katalyzátoru, přes kterou prochází plyn.

Tento reaktor je adiabatický – nedochází k výměně tepla s okolím.

Obr. 21: reaktorse sypanou vrstvou

Etážový reaktor

Katalyzátor je uvnitř reaktoru uložen na perforovaných patrech, přes které prochází plyn.

Obr. 22: etážový reaktor

s katalyzátorem na patrech

Fluidní reaktor

Proud plynu udržuje uvnitř reaktoru katalyzátor ve vznosu – vzniká tzv. fluidní vrstva, v níž probíhá reakce. Odvod plynu je přes cyklón (či jiný odlučovač), který zabrání úletu katalyzátoru.

Reakční teplo odvádí vnitřní trubky (reaktor funguje jako parní kotel – ohřívá kapalinu v trubkách).

Obr. 23: fluidní reaktor

Kontrolní otázky:

1. Jakým reaktorům se říká průtočné?

2. Co je to duplikátor?

3. Jaké reaktory se používají pro reakci kapaliny s plynem?

Seznam obrázků:

Obr. 1: Snipre. ReactorBatch. In: Wikipedia: otevřená encyklopedie [online]. 2005 [cit. 10. 2. 2013]. Dostupné z: http://it.wikipedia.org/wiki/File:ReactorBatch.PNG

Obr. 2: Snipre. ReactorCSTR. In: Wikipedia: otevřená encyklopedie [online]. 2006 [cit. 10. 2. 2013]. Dostupné z: http://it.wikipedia.org/wiki/File:ReactorCSTR.PNG

Obr. 3: Snipre. ReactorPlugFlow. In: Wikipedia: otevřená encyklopedie [online]. 2006 [cit. 10. 2. 2013]. Dostupné z: http://it.wikipedia.org/wiki/File:ReactorPlugFlow.PNG

Obr. 4: Robert Ashe. ReactorBatch2. In: Wikipedia: otevřená encyklopedie [online]. 2007 [cit. 10. 2. 2013]. Dostupné z: http://en.wikipedia.org/wiki/File:Batch_reactor.2.jpg

Obr. 5: Luigi Chiesa. In: Wikipedia: otevřená encyklopedie [online]. 2005 [cit. 9. 2. 2013]. Dostupné z: http://cs.wikipedia.org/wiki/Soubor:Colonne_distillazione.jpg

Obr. 6: vlastní

Obr. 7: vlastní

Obr. 8: vlastní

Obr. 9: vlastní

Seznam obrázků:

Obr. 10: vlastní

Obr. 11: vlastní

Obr. 12: vlastní

Obr. 13: vlastní

Obr. 14: vlastní

Obr. 15: vlastní

Obr. 16: vlastní

Obr. 17: vlastní

Obr. 18: Thomas Ihle. Heterogeneous_cat. In: Wikipedia: otevřená encyklopedie [online]. 2004 [vid. 9. 2. 2013]. Dostupné z: http://cs.wikipedia.org/wiki/Soubor:Heterogeneous_cat.JPG

Obr. 19: vlastní

Obr. 20: vlastní

Obr. 21: vlastní

Obr. 22: vlastní

Obr. 23: vlastní

Seznam použité literatury:

[1] Wikipedie: otevřená encyklopedie. WIKIMEDIA FOUNDATION. Krystalizace [online]. 2013 [cit. 9. 2. 2013]. Dostupné z: http://cs.wikipedia.org/wiki/Krystalizace

[2] HRANOŠ PŘEMYSL. Stroje a zařízení v chemickém průmyslu: studijní text pro SPŠCH. Ostrava: nakladatelství Pavel Klouda, 2001. ISBN 80-902155-7-2.

Děkuji za pozornost