Trasformazione chimica = reazione  reattore

Presentazione sul tema: "Trasformazione chimica = reazione  reattore"— Transcript della presentazione:

1 Trasformazione chimica = reazione  reattore
Reattoristica Trasformazione chimica = reazione  reattore Reattore = cuore dell’impianto non è l’unità più appariscente, ma determina dimensioni e costi delle apparecchiature a monte e a valle

2 Processo interessante?
dipende molto dal reattore Bisogna valutare preliminarmente: 1 - velocità di produzione della specie voluta (  ) 2 - numero e quantità di sottoprodotti ( xOUT)

3 Sottoprodotti pressoché sempre vantaggio o spreco?
comunque quantificazione (NR>1 !!) le separazioni costano!  ottimizzare il reattore!

4 Competenze richieste nella reattoristica
Principi di ingegneria chimica (fenomeni di trasporto) + cinetica

5 Verifiche/scelte preliminari
Condizioni fisiche dei reagenti a TIN, PIN Tipo di reattore/modo di operare: - continuo/discontinuo - isotermo/adiabatico/altro

6 Obiettivo reattoristica
Dimensione reattore/reattori Configurazione xOUT e stato fisico T ovvero T(t) o T(z) P ovvero P(t) o P(z)  DP x = composizione z = coordinate spaziali

7 Classificazione dei reattori
Numero di fasi Tempo Modalità di alimentazione Temperatura

8 Classificazione Numero di fasi
1) Omogenei (monofase) G, L, [S] vs. Eterogenei(multifase) G-S[cat], L-S G-L, G-L-S, L-L Tutti sono multicomponenti ! ( mixing !!)

9 Spesso le condizioni monofase non sono possibili
Gli eterogenei sono molto vari (precedenza allo studio dei reattori omogenei) Spesso le condizioni monofase non sono possibili Reazione all’interfase /nella massa

10 Classificazione 2) Tempo
discontinuo (batch) vs. continuo

11 Reattore discontinuo: piccole/varie produzioni

12 Reattore continuo: a) perfettamente miscelato

13 Rettore continuo: b) segregato

14 Reattore semi-continuo (o semi-batch)
Per usare un reagente e controllare la reazione (o reazioni parallele/parassite) Per minimizzare i volumi (se si dosa con gas)

15 Il reattore semi-batch è una variante sui modi di alimentare.
Altre varianti:

16 Classificazione 4) Temperatura
principale variabile di controllo ! Tutte le reazioni hanno HR  0 T influenza enormemente la velocità di reazione

17 Classificazione 4) Temperatura
Adiabatico (isolamento) c) Intermedio (compromesso, TC costoso e delicato) Isotermo (traferimento di calore!) (dettaglio più avanti)

18 Classificazione 4) Temperatura
Verifiche preliminari: |DHR| Segno DTMAX accettabile

19 Reattori adiabatici Nessuno scambio termico con l’esterno
Reforming catalitico di nafta – i 3 reattori operano adiabaticamente Nessuno scambio termico con l’esterno Il calore viene dato/tolto fuori dal reattore, se necessario

20 Reattori con scambio termico a tino (vessel)
Possono essere isotermi o riprodurre una T(t)

21 Reattori con scambio termico tubolari
Simili a scambiatori di calore Possono essere isotermi o riprodurre una T(z)

22 Reattori autotermici catalitici
Recupero di calore dalla reazione (heat integration) Recupero esterno o interno

23 Reattori autotermici omogenei

24 Scelta condizioni operative
chimica-fisica della reazione: equilibrio (termodinamica); velocità di reazione (cinetica) sperimentazione laboratorio; impianti pilota; impianti industriali simili

25 Scelta condizioni operative 1) chimica-fisica della reazione
Reversibilità (?)  equilibrio  termodinamica! (molto affidabile) Velocità di reazione  cinetica (molto empirica) è il vero scoglio! (può vanificare le indicazioni della termodinamica)