راکتورهای شیمیایی نقش مهمی در فرآیند جداسازی و تولید شیمیایی دارند. راکتورها سال‌هاست که در صنعت مورد استفاده قرار می‌گیرند و انواع مختلفی دارند، از جمله راکتورهای کاتالیزور همگن و راکتورهای کاتالیزور ناهمگن. این راکتورهای شیمیایی در حال حاضر به راحتی در بازار موجود هستند. با این حال، تولیدکنندگان راکتورهای مختلف و همچنین مجموعه‌ای از مدل‌ها وجود دارند که شناخت راکتورهای شیمیایی مناسب برای خرید را دشوار می‌کند.
این مقاله قبل از بحث در مورد انواع مختلف راکتورهای شیمیایی یا دارویی موجود و نحوه انتخاب نوع و مدل مناسب برای نیازهای خود، یک نمای کلی از بازار راکتورهای شیمیایی ارائه می دهد.
فهرست مندرجات
سهم بازار راکتورهای شیمیایی
انواع راکتورهای شیمیایی یا دارویی
نحوه انتخاب رآکتورهای شیمیایی مناسب
نتیجه
سهم بازار راکتورهای شیمیایی
به طور کلی، صنایع شیمیایی طی دو سال گذشته رشد قابل توجهی را تجربه کرده است. پیش‌بینی می‌شود که در دوره بین سال‌های 2020 تا 2030 افزایش یابد. این رشد به دلیل افزایش نیاز به راکتورهای شیمیایی پیشرفته و مدرن برای کارایی در عملیات است. تحقیقات بازار شفافیت نشان می‌دهد که بازار راکتورهای شیمیایی تقاضای زیادی از سوی چندین کاربر نهایی برای فعال کردن عملکرد همزمان عملیات در یک فرآیند دارد.
رقابت شدیدی از سوی بازیگران کلیدی مانند Rohco Inc، Dharma Engineering، و Hexamide Agrotech Inc. وجود دارد. بازار راکتورهای شیمیایی به دلیل این سرمایه گذاری ها برای بهبود کارایی به رشد خود ادامه خواهد داد.
در طول دوره پیش بینی شده، منطقه آسیا و اقیانوسیه به رشد گسترده در راکتورهای شیمیایی دست خواهد یافت. این به دلیل افزایش صنعتی شدن در کشورهایی مانند چین و هند است. همچنین، پیشرفت هایی مانند جزء راکتورهای سازگار با محیط زیست منجر به فرصت های رشد گسترده ای در بازار شده است. قابل توجه، Syzygy Plasmonics سرمایه گذاری کرد USD 5.8 میلیون در راکتورهای شیمیایی سازگار با محیط زیست
انواع راکتورهای شیمیایی یا دارویی
1. راکتورهای دسته ای
راکتورهای دسته ای راکتورهای شیمیایی هستند که در آنها واکنش‌دهنده‌ها در ظروف دربسته قرار می‌گیرند، اجازه می‌دهند با هم مخلوط شوند و واکنش دهند و اقلام نهایی خارج شوند. ویژگی دسته ای به این معنی است که تجهیزات شروع و توقف مشخصی برای فرآیندهای واکنش دارند. آنها عمدتاً در صنایع شیمیایی برای تحقیق و توسعه و همچنین تولید در مقیاس کوچک استفاده می شوند. واکنش های گرمازا که نیاز به کنترل دقیق فشار، دما و زمان واکنش دارند از انعطاف پذیری راکتورهای دسته ای بهره می برند. آنها همچنین در صنایع دارویی، شیمیایی و صنایع غذایی و آشامیدنی.
2. راکتورهای مخزن همزن مداوم
راکتورهای مخزن همزن مداوم (CSTRs) راکتورهای شیمیایی درگیر در واکنش‌های پیوسته هستند که در آن واکنش‌دهنده‌ها به طور مداوم به داخل راکتور وارد می‌شوند، زیرا محصولات به طور مداوم حذف می‌شوند. CSTR ها دارای مخازن استوانه ای با همزن هستند که واکنش دهنده ها را در حالی که محتویات همگن را حفظ می کنند مخلوط می کنند. آنها دارای پورت های ورودی و خروجی برای ورودی و خروجی بی وقفه واکنش دهنده ها و محصولات هستند. تجهیزات به طور گسترده ای در صنایع شیمیایی به دلیل توانایی آن در دستیابی به واکنش های حالت پایدار، زیرا غلظت واکنش دهنده ها و محصولات در طول و بعد از فرآیند ثابت می ماند.
3. راکتورهای جریان برقی
راکتورهای جریان برقی (PFRs) راکتورهای شیمیایی با تغذیه مداوم واکنش دهنده ها به یک ظرف لوله ای هستند که در آنجا جریان می یابند و واکنش نشان می دهند. طراحی اولیه PFR شامل یک لوله مستقیم با درگاه های ورودی و خروجی برای واکنش دهنده ها و محصولات است. به روشی پلاگین مانند، واکنش دهنده ها از طریق راکتور لوله ای جریان می یابند، جایی که هر لایه بدون تماس با لایه های مجاور حرکت می کند. در این مورد، کنترل دقیقی بر واکنش‌ها وجود دارد، زیرا الگوی جریان محصولات یکنواختی می‌دهد. آنها بیشتر در صنایع داروسازی، پلیمرها و صنایع شیمیایی در دمای بالا و واکنش های کاتالیزوری استفاده می شوند.
4. راکتورهای نیمه دسته ای
راکتورهای نیمه دسته ای راکتورهای شیمیایی هستند که ویژگی های راکتورهای دسته ای و پیوسته را ادغام می کنند. به این ترتیب، یک یا چند واکنش دهنده به طور مداوم به راکتور تغذیه می شود در حالی که یک یا چند واکنش دهنده دیگر به صورت دسته ای در یک یا چند ایستگاه در طول واکنش قرار می گیرند. جدا از طراحی مخزن بسته و همزن در راکتورهای دسته ای، راکتورهای نیمه دسته ای دارای پورت های اضافی برای ورودی ثابت و متناوب واکنش دهنده ها هستند. این تجهیزات با کنترل دقیق بر شرایط واکنش، بازده و تبدیل های بالاتر را بایگانی می کند. آنها به طور کلی در صنایع شیمیایی، برای داروسازی و در تولید پلیمر استفاده می شوند.
5. راکتورهای کاتالیزوری
راکتورهای کاتالیزوری راکتورهای شیمیایی هستند که در آنها یک کاتالیزور واکنش ها را تسهیل می کند. کاتالیزور فعال سازی انرژی مورد نیاز برای واکنش را کاهش می دهد و در نتیجه سرعت واکنش را افزایش می دهد و در عین حال دما و فشار را به حداقل می رساند. راکتورهای کاتالیزوری مختلفی از جمله راکتورهای بستر سیال، بستر ثابت و دوغاب وجود دارد. از کاربردهای راکتورهای کاتالیزوری در صنایع شیمیایی می توان به اکسیداسیون، هیدروژناسیون و ترک خوردگی اشاره کرد. این واکنش ها برای تولید محصولات دارویی، پتروشیمی و پلاستیک با ارزش بالا نیازمند نرخ های تبدیل و گزینش پذیری بالایی هستند.
نحوه انتخاب رآکتورهای شیمیایی مناسب
1 کاربرد
ویژگی های کاربرد شامل ماهیت واکنش، مقیاس عملیات، شرایط واکنش مورد نظر و بازده و خلوص محصول مورد نیاز است. برای بهینه سازی راندمان واکنش، ایمنی و بازده محصول، خریداران باید نوع مناسب راکتور شیمیایی را برای کاربردهای خاص انتخاب کنند. به عنوان مثال، راکتورهای دسته ای در بخش های شیمیایی، دارویی و غذایی خوب برای عملیات واکنش در مقیاس کوچک استفاده می شوند. راکتورهای جریان پیوسته برای واکنش های تولید پلیمر و پتروشیمی در مقیاس بزرگ مناسب هستند. علاوه بر این، راکتورهای مخزن همزن دارای طیف وسیعی از کاربردها در استری کردن، پلیمریزاسیون و اکسیداسیون هستند.
2. حجم های کاری
حجم کار یک راکتور شیمیایی شامل حجم ظرف راکتور است که توسط واکنش دهنده ها در طول یک واکنش اشغال می شود. این بستگی به ظرفیت تولید مورد نیاز، هزینه تجهیزات و در دسترس بودن دارد. به طور کلی، راکتورهای کوچک تطبیق پذیری دارند اما حجم کاری کمتری دارند. در مقابل، راکتورهای بزرگتر مقرون به صرفه و کارآمد هستند، حتی اگر به اقدامات ایمنی و فرآیندهای پیچیده تری نیاز داشته باشند. ریز راکتورها محدوده حجم کاری را فراهم می کنند 1-10 میکرولیتر. راکتورهای شیمیایی در مقیاس آزمایشگاهی می توانند به حجم کاری دست یابند 100-400 میلی لیتر. راکتورهای در مقیاس آزمایشی دارای حجم کاری هستند 20-150 لیتر. علاوه بر این، راکتورهای در مقیاس صنعتی حجم کاری در محدوده بین را فراهم می کنند 400 به 1900 متر مکعب.
3. ویسکوزیته محتویات
خریداران باید ویسکوزیته را در نظر بگیرند که معیار مقاومت جریان سیال است و تأثیر قابل توجهی بر طراحی و عملکرد راکتور شیمیایی دارد. این بستگی به سینتیک واکنش، خواص رئولوژیکی واکنش دهنده ها و نیازهای تجهیزات و فرآیند دارد. به این ترتیب، مواد با ویسکوزیته بالا برای اختلاط موثر، انتقال حرارت و جلوگیری از گرفتگی به ابزارها و اصلاحات تخصصی نیاز دارند. برای مثال، راکتورهای مخزن همزن طیف وسیعی از ویسکوزیته را کنترل می کنند. این از ویسکوزیته کم تا متوسط متغیر است و می توان آن را برای استفاده با مواد با ویسکوزیته بالا تغییر داد. با این حال، ویسکوزیته بالا منجر به انسداد و الگوهای جریان نامنظم می شود که باعث کاهش راندمان واکنش می شود. به طور متوسط، برای اکثر واکنش‌های شیمیایی، ویسکوزیته واکنش‌دهنده‌ها باید کاملاً کم باشد، با دامنه حدود کمتر از 1 سانتی پویز (cP) تا چند صد سانتی‌پویز.
4. حلال های مورد استفاده
به طور کلی، حلال های مورد استفاده در واکنش های شیمیایی بر سینتیک واکنش، عملکرد راکتور و خواص محصول تأثیر می گذارد. خریداران باید ویژگی های فیزیکی و شیمیایی حلال ها، شرایط واکنش مطلوب و تجهیزات و فرآیند مورد نیاز را در نظر بگیرند. به این ترتیب، حلال‌های آبی مورد استفاده در سنتز آلی و واکنش‌های بیوشیمیایی را می‌توان در راکتورهای مخزن همزن برای انتقال گرما و اختلاط کارآمد انجام داد. حلال‌های غیر قطبی مانند الکل که در واکنش‌های آلی استفاده می‌شوند را می‌توان در تانک‌های همزده، راکتورهای بستر سیال و بستر ثابت انجام داد. حلال های فرار به راکتورهای تخصصی مانند راکتورهای تقطیر پیوسته و دسته ای نیاز دارند.
5. هزینه
خریداران باید توجه داشته باشند که هزینه راکتورهای شیمیایی به عوامل مختلفی بستگی دارد. این عوامل شامل اندازه، مواد مورد استفاده در ساخت و ساز، پیچیدگی و شرایط عملیاتی است. آنها همچنین باید الزامات فرآیند، مشخصات راکتور و بازده سرمایه گذاری بالقوه را در نظر بگیرند. به عنوان مثال، راکتورهای دسته ای به دلیل طراحی ساده، ارزان تر از راکتورهای پیوسته هستند. راکتورهای پیوسته کیفیت محصول و کارایی فرآیند بهتری در تولید با حجم بالا دارند. میانگین هزینه راکتورهای پیوسته از USD 10,000 به USD 50,000. از سوی دیگر، هزینه راکتورهای فشار قوی صنعتی از شروع می شود USD 30,000.
نتیجه
تهیه راکتورهای شیمیایی مناسب برای کاربردهای خاص مستلزم بررسی دقیق عوامل ذکر شده در راهنمای بالا است. زمانی که خریداران الزامات فرآیندهای شیمیایی را درک کنند، پیچیدگی کمتری دارد. تجهیزات همچنین باید بیشترین ارزش را برای سرمایه گذاری های انجام شده فراهم کنند. برای مطالعه بیشتر، یا مشاهده لیست محصولات راکتورهای شیمیایی با کیفیت بالا، به سایت مراجعه کنید Cooig.com.
