Üniversal Reaktörler

Reaktörler kimya endüstrisinde yaygın olarak kullanılan bir çeşit kabın genel terimidir. Bu tip kaplar Katı Çözünme, Ürün Karıştırma, Kimyasal Reaksiyonlar, Toplu Damıtma, Kristallendirme, Sıvı veya Sıvı Ekstraksiyon ve Polimerizasyon gibi çeşitli kimyasal operasyonlarında kullanıldığından beri ismi biraz yanlış kullanılmıştır. Bazı durumlarda, Reaktör olarak bilinmezler fakat gerçekleştirdikleri rolü yansıtan bir ismi vardır.

Tipik bir Reaktör, karıştırıcı ve kapsamlı ısıtma ve/veya soğutma sisteminden oluşan bir kaptır. Bu kapların kapasiteleri 20 litreden 40.000 litreye kadar değişebilir. Genellikle çelik, paslanmaz çelik, cam kaplı çelik, cam veya egzotik alaşımdan imal edilir. Sıvı ve katı cisimler Reaktörün üst kapağında bulunan bağlantılar yoluyla doldurulur. Buhar ve gazlar Reaktörün üst kısmında bulunan bağlantılar yardımıyla boşaltılır. Sıvı genellikle Reaktörün altından tahliye edilir.

Karıştırıcı üstte bulunan tahrik ünitesi ile tahrik milinin merkezi olarak monte edilmesi ile yapılır. Pervane bıçakları milin üzerine monte edilir. Geniş çeşitlilikte bıçak tasarımları kullanılmaktadır ve tipik bıçaklar Reaktör çapını 2/3 oranında kapsamaktadır. Yapışkan yani viskozitesi yüksek ürünlerin karıştırılması durumunda, kanadın ve Reaktör duvarın arasında yakın bir açıklığa sahip olan çapa tip karıştırıcı kullanılmaktadır. Dalga Kıran dönen bir karıştırıcının meydana getirmiş olduğu akışı kırmak için tasarlanmıştır. Bu dalga kıranlar Reaktörün üzerine sabit yerleştirilir ya da Reaktörün yan duvarlarına monte edilmektedir.

Karıştırıcı bıçak ve dalga kıran tasarımlarında önemli gelişmeler olmasına rağmen, büyük Reaktörlerde karıştırma işlemi uygulanabilir enerji miktarı ile sınırlıdır. Karıştırıcıya yapılan yüksek oranda yüklemeler zamanla şaftın stabilize sorunlar yaratmasına neden olur. Karıştırmanın kritik bir parametre olduğu durumlarda, Reaktör ideal bir çözüm değildir. Çok daha yüksek karışım oranları, yüksek hızlı karıştırıcılar ile küçük bir akış sistemi kullanılarak elde edilebilir. (Ultrasonik karıştırma ya da statik karıştırıcılar)

Serpantin içindeki sıvı ısı transferi yapsa bile Reaktör içerisindeki ürünler genellikle reaksiyon sırasında ısıyı salıverir (ekzotermik) ya da absorbe (endotermik) eder. Reaktör içindeki ürün sıcaklığını arzu edilen sıcaklıkta tutmak için, soğutma ceketi ya da serpantin üzerinden kontrollü olarak ısıtılmakta veya soğutulmaktadır. Serpantinler (Yarım Boru Sargı) ya da ekstra ceketler Reaktörü ısıtma ve soğutma işlemi içindir. Isı transfer sıvısı ceket ya da serpantin boyunca ısıyı azaltmak için ya da yükseltmek için sirküle edilir. Kimya ve ilaç endüstrisinde dıştan soğutma ceketleri kazanın temizlenmesini daha çok kolaylaştırdığı için tercih edilmektedir. Isı transfer katsayısı da ayrıca önemli bir parametredir. Dıştan soğutma ceket ve serpantinin büyük Reaktörlerde tasarımdan dolayı önemli ısı transfer kısıtlamaları yarattığında da kabul etmek gerekir.

Düşey Soğutucu, birden fazla bileşenden oluşan bir karışımı kaynama noktaları arasındaki farktan yararlanarak ayırma işleminde kullanılmaktadır. Karıştırılan sıvının ısıtılıp, düşük kaynama dereceli olanların kısmen buharlaşmasını sağlayıp tekrar yoğunlaştırarak yüksek kaynama derecelerine sahip bileşenlerden ayırmaya yarayan bir cihazdır.

Reaktörden uzaklaştırılıp etrafında su dolaştırılarak sıcaklığı otomatik olarak kontrol edilen Düşey Soğutucudan gelen reaksiyon suyu ve aseotropu kapalı devre olarak soğutma suyu ile yoğunlaştırmanın yapıldığı Kondensere transfer edilir. Kondenserden gelen reaksiyon suyu ve aseotropu Dekantör birbirinden ayırarak suyu Reaksiyon Suyu Toplama Tankına, aseotropu ise Reaktöre geri gönderir.