سینتیک شیمیایی و طراحی راکتور قلب تولید تقریباً تمام مواد شیمیایی در صنعت است و بیش از هر چیز، دانش سینتیک شیمیایی و طراحی راکتور، مهندسین شیمی را از سایر مهندسان متمایز می سازد.
راکتور شیمیایی، دستگاهی است که در آن واکنش های شیمیایی از قبیل تبدیل، ترکیب یا تجزیه به منظور تولید ماده مورد نظر صورت می گیرد.
عواملی چون دما، فشار، غلظت، اختلاط و ... در انجام و سرعت یک واکنش دخیل است. از این رو در طراحی راکتورهای شیمیایی از اصول مکانیک سیالات، ترمودینامیک، انتقال حرارت، انتقال جرم و سینتیک واکنش های شیمیایی بهره گیری می شود.
به دلیل انجام بعضی از واکنش های ناخواسته یا وجود مقداری از مواد اولیه با محصول راکتور، امکان عرضه مستقیم محصول به بازار مهیا نیست. برای تحقق این امر انجام بعضی عملیات فیزیکی چون جداسازی، خالص سازی ... بر روی محصول ضروری است و این دو واحد در کنار هم بخش اعظم هزینه های یک واحد شیمیایی را دارا می باشند.
برای طراحی یک راکتور شیمیایی، علاوه بر اطلاعات سینتیکی، اطلاعات فرایندی نیز از اهمیت بالای برخوردار است.
منظور از اطلاعات سینتیکی، سرعت واکنش که مبتنی بر آزمایش های تجربی است، حجم راکتور مورد نیاز، زمان واکنش و نوع واکنش های انجام شده جهت تولید محصول مطلوب است. منظور از اطلاعات فرایندی دما، فشار و شرایط عملیاتی است.
راکتورهای شیمیایی دارای انواع مختلفی هستند. اما در دو دسته بندی کلی به دو نوع مخزنی و لوله ای تقسیم بندی می شوند.
در این پروژه راکتور مخزنی همزن دار به طور کامل شرح و بررسی شده است که در صنعت کاربرد زیادی دارد.
در فصل اول، راکتورهای شیمیایی با کاربرد زیاد در مهندسی شیمی توضیح داده شده است.
در فصل دوم، طراحی سینتیکی راکتور مخزنی همزن دار، تفاوت آن با سایر راکتورهای معمول و عوامل موثر در انتخاب راکتور در واکنش های مختلف آورده شده است.
در فصل سوم، مبانی طراحی مکانیکی راکتور مخزنی همزن دار آورده شده است. این فصل به سه بخش کلی تقسیم شده است. در بخش اول طراحی مکانیکی جداره مخزن، معادلات حاکم بر آن و عوامل موثر بر ضخامت جداره مخزن، در بخش دوم طراحی تیغه و لزوم استفاده از آن در مخازن همزن دار و در بخش سوم طراحی همزن و جت سیال که برای اختلاط در مخزن به کار برده می شود و همین طور انواع آن و عوامل موثر بر انتخاب نوع همزن آورده شده است.
در فصل چهارم، طراحی حرارتی یک راکتور مخزنی همزن دار آورده شده است. در این بخش روش های مختلف محاسبه هر یک از ضرایب انتقال حرارت سیال سرویس و فرایند در دو نوع مخزن متفاوت یعنی مخازن دو جداره و مخازن دارای کویل حرارتی که مجهز به همزن هستند آورده شده است.
در انتها راهنمای طراحی یک راکتور مخزنی همزن دار به طور کامل آورده شده است.
فهرست
مقدمه1
فصل اول3
1-1 مقدمه4
1-2 تقسیم بندی بر اساس مرحله4
1-2-1راکتورهای مرحله ای 4
1-2-2راکتورهای دیفرانسیلی5
1-3 تقسیم بندی راکتور بر اساس نوع جریان 5
1-4 تقسیم بندی راکتور بر اساس نحوه عمل کرد 6
1-4-1 راکتور ناپیوسته 7
1-4-2 راکتور نیمه پیوسته 8
1-4-3 راکتور پیوسته 8
1-5 تقسیم بندی راکتور بر اساس بر اساس ساختمان8
1-5-1 راکتورهای لوله ای9
1-5-2راکتور با بستر ثابت10
1-5-2-1 راکتور با بستر ثابت یگانه11
1-5-2-2 راکتور با بستر ثابت چند گانه11
1-5-3 راکتور با بستر متحرک 11
1-5-4 راکتور با بستر سیال12
1-5-5 راکتور مخزنی همزن دار14
1-5-6 راکتور دوره ای15
فصل دوم16
2-1 طراحی سینتیکی17
2-2 کاربرد راکتور مخزنی همزن دار19
2-3 مقایسه راکتور مخزنی همزن دار با سایر راکتورها20
2-3-1 محصول خروجی به ازای حجم راکتور20
2-3-1-1 راکتور ناپیوسته و راکتور لوله ای با جریان پیستونی21
2-3-1-2 راکتور مخزنی همزن دار پیوسته21
2-3-1-3 مقایسه راکتورها بر اساس برونداد23
2-3-2 میزان توانایی در پیشگیری از تولید محصول جانبی25
2-3-2-1 واکنش های موازی26
2-3-2-2 واکنش های متوالی29
فصل سوم34
3-1 مقدمه35
3-2 طراحی مکانیکی مخازن تحت فشار35
3-2-1 مخازن استاندارد36
3-2-2 طبقه بندی مخازن تحت فشار36
3-2-3 ملاحظات عمومی در طراحی مخازن37
3-2-3-1 فشار طراحی37
3-2-3-2 دمای طراحی37
3-2-3-3 مصالح37
3-2-3-4 تنش طراحی (مقاومت طراحی اسمی)37
3-2-3-5 بازدهی اتصال جوش شده و انواع ساخت38
3-2-3-6 جبران خوردگی مجاز39
3-2-3-7 ضخامت کمینه عملی دیواره39
3-2-4 طراحی مخازن جداره نازک تحت فشار داخلی39
3-2-4-1 پوسته های استوانه ای39
3-2-4-2 کله گی ها و سربند ها40
3-2-5 طراحی مخازن تحت فشار خارجی45
3-2-5-1 پوسته های استوانه ای45
3-2-5-2 کله گی مخزن46
3-3 طراحی تیغه49
3-4 طراحی همزن51
3-4-1 انواع همزن51
3-4-1-1 همزن محوری51
3-4-1-2 همزن شعاعی52
3-4-1-3 انواع دیگر همزن53
3-4-2 نحوه قرار گیری همزن در مخازن55
3-4-3 توان مورد نیاز برای اختلاط58
3-4-4 نحوه انتقال نیرو به همزن59
3-5 همزدگی توسط جت سیال60
3-5-1 مقدمه60
3-5-2 دینامیک سیالات60
3-5-3 اندازه گیری زمان اختلاط63
3-5-4 ساختار هندسی پیشنهاد شده برای مخازن مجهز به جت سیال64
3-5-5 فرایند طراحی65
3-5-6 معیار انتخاب همزن یا جت سیال برای اختلاط66
فصل چهارم67
4-1 مقدمه68
4-2 عملیات حرارتی نوبتی70
4-3 محاسبه ضریب کلی انتقال حرارت72
4-4 محاسبه ضریب انتقال حرارت سیال فرایند74
4-4-1 مخازن دو جداره74
4-4-1-1 همزن توربینی با تیغه مسطح74
4-4-1-2 همزن روکش دار76
4-4-1-3 همزن ملخی76
4-4-1-4 همزن دو تیغه77
4-4-1-5 همزن لنگری77
4-4-1-6 همزن روبان حلزونی78
4-4-2 سیستم کویل حرارتی79
4-4-2-1 همزن تیغه مسطح79
4-4-2-2 همزن روکش دار79
4-4-2-3 همزن ملخی79
4-4-2-4 همزن دو تیغه80
4-5 محاسبه ضریب انتقال حرارت سیال سرویس80
4-5-1 سیستم ژاکت حرارتی80
4-5-1-1 ژاکت حلزونی80
4-5-1-2 ژاکت متعارف81
4-5-1-3 ژاکت نیم لوله ای83
4-5-1-4 ژاکت صدفی84
4-5-2 سیستم کویل حرارتی84
4-6 سطح انتقال حرارت85
4-6-1 سیستم ژاکت حرارتی85
4-6-1-1 ژاکت متعارف85
4-6-1-2 ژاکت حاوی تیغه حلزونی85
4-6-1-3 ژاکت نیم لوله ای85
4-6-1-4 ژاکت صدفی86
4-6-2 سیستم کویل حرارتی86
مبانی طراحی راکتور87
منابع و مراجع91
شامل 100 صفحه فایل word
دانلود پایان نامه طراحی راکتور مخزنی همزن دار
