¿Qué es un reactor de alta presión?

Los reactores de alta presión son una innovación típica en la aplicación de dispositivos de accionamiento magnético en equipos de reacción. Son dispositivos comúnmente utilizados para reacciones químicas y conversiones catalíticas en condiciones de alta temperatura y alta presión. Son adecuados para procesos químicos como polimerización, condensación, vulcanización y alquilación, así como para la degradación catalítica de los contaminantes ambientales y la hidrogenación y la utilización de recursos de dióxido de carbono. Este artículo explora la función, las aplicaciones y las ventajas de los reactores de alta presión en los procesos de laboratorio y de investigación.

¿Qué es un reactor de alta presión?

Un reactor, en el sentido más amplio, es un recipiente de acero inoxidable diseñado para reacciones físicas o químicas. Es un aparato de uso común para realizar reacciones químicas y conversiones catalíticas en condiciones de alta temperatura y alta presión. Es un recipiente sellado capaz de realizar reacciones físicas y químicas a temperaturas por encima de la temperatura ambiente (> 100 ° C) y presiones por encima de la presión atmosférica (> 101.325 kPa). Se aplica ampliamente en industrias como petróleo, productos químicos, educación superior e instituciones de investigación.

Los tipos comunes de reactores en laboratorios incluyen reactores hidrotermales y reactores de alta presión.

Los reactores hidrotermales también se conocen como reactores hidrotermales, reactores de polimerización, vasos de digestión de alta presión, vasos de digestión y vasos de alta presión. Por lo general, tienen un volumen que varía de 5 a 500 ml. Los reactores hidrotérmicos de uso común funcionan a temperaturas de 180–220 ° C, con un límite de presión de diseño de 1–3 MPa (aproximadamente varias docenas de atmósferas).

Un reactor de autoclave de alta presión es un dispositivo especializado diseñado para soportar condiciones de alta presión durante las reacciones químicas. Aborda fundamentalmente los problemas de fuga del sello del eje que no podrían superarse por sellos de embalaje anteriores o sellos mecánicos. El reactor de alta presión funciona sin fugas o contaminación, lo que lo convierte en un aparato ideal para reacciones químicas de alta temperatura y alta presión. Cuenta con resistencia a la presión, seguridad y confiabilidad, y es adecuado para diversas reacciones y procesos químicos en condiciones de alta presión.

Componentes principales de un reactor de alta presión

Vensas a presión: se usan principalmente para contener mezclas de reacción y resistir la alta presión generada internamente, generalmente están hechas de materiales como acero inoxidable o aleaciones especiales para garantizar resistencia y resistencia a la corrosión.

Sistema de sellado: la tapa o cubierta de seguridad del reactor se usa para sellar el reactor, evitando la fuga de reactivos o productos.

Sistema de control de temperatura: regula con precisión la temperatura interna del reactor a través de sistemas de calentamiento o enfriamiento para cumplir con los requisitos de temperatura de la reacción.

Sistema de control de presión: incluye válvulas, dispositivos de seguridad y equipos de monitoreo para regular, mantener y monitorear la presión dentro del reactor.

Mecanismo de agitación o mezcla: garantiza una mezcla uniforme de reactivos y una distribución constante de temperatura a través de sistemas mecánicos como agitadores magnéticos o impulsores.

Puertos o interfaces de conexión: se utiliza para introducir reactivos, muestreo, monitorear el proceso de reacción y eliminar productos.

¿Cómo funciona un reactor de autoclave de alta presión?

La alta presión y la alta temperatura generada por un autoclave le permiten realizar reacciones químicas o procesos de esterilización. Los productos a esterilizar se colocan en el reactor junto con los productos químicos necesarios para la reacción. Durante el proceso de esterilización, la alta presión y la alta temperatura descomponen las moléculas en los productos a ser esterilizadas, eliminando así los patógenos existentes. Después de la presurización, la temperatura interna aumenta, iniciando y completando la reacción química. Las altas temperaturas también aseguran que todos los patógenos y microorganismos sean asesinados durante el proceso de esterilización. Durante la reacción química, el vapor de alta presión se produce como un subproducto. Este vapor de alta presión se usa para conducir la turbina dentro del autoclave, lo que le permite operar de manera más eficiente.

Ventajas

1. Centre-efectividad: los reactores de autoclave son económicos y eficientes, lo que permite la producción de productos de alta calidad a bajo costo.

2. Velocidad: el calentamiento presurizado acelera la velocidad de reacción y mejora la eficiencia.

3. Facilidad de uso: la operación simple los hace adecuados para pequeñas y medianas empresas, eliminando la necesidad de instalaciones de producción a gran escala.

Limitaciones

1. Baja salida: los autoclaves tienen una salida baja, lo que requiere más materias primas para producir la misma cantidad de producto.

2. Baja presión: no puede operar a baja presión, lo que limita las aplicaciones en ciertas industrias.

3. Producción no continua: requiere una producción por lotes, lo que puede dar como resultado costos más altos en comparación con los reactores por lotes.

4. Se requiere equipo adicional: requiere equipo adicional (como buques a presión), lo que resulta en mayores costos de instalación.

Procedimientos operativos del reactor de alta presión

1. Agregue materiales de reacción: coloque los materiales de reacción para reaccionar en el recipiente del reactor.

2. Asegure el reactor: después de agregar los materiales de reacción, coloque el reactor en la placa de desmontaje para que la parte inferior del recipiente del reactor esté incrustada en los agujeros de la placa de desmontaje. Cierre la tapa y el cuerpo del reactor, y sujete las bridas de ambas con abrazaderas. Luego, coloque el anillo de protección sobre las abrazaderas, alinee los orificios del tornillo de la manija con los huecos laterales de las abrazaderas, apriete la manija para asegurar las abrazaderas y luego apriete los tornillos como se describe anteriormente.

3. Carga de gas de alta presión (realizada en una campana de humo): después de confirmar que las válvulas de carga y ventilación del reactor están cerradas, use una llave doble para conectar la manguera de carga entre el reductor de presión del cilindro y el puerto de carga del reactor. Ajuste el reductor de presión a 0.2–0.5 MPa y cargue lentamente el gas. Después de que la presión se estabilice, respire el gas y repita el proceso de 2 a 3 veces para reemplazar el aire. Recarga a la presión objetivo, luego cierre la válvula de gas y el cilindro secuencialmente después de que la presión se estabilice. Afloje el reductor de presión y use la doble llave para desconectar la manguera.

4. Verificación previa a la reacción: antes de calentar la reacción, asegúrese de que las condiciones de reacción no excedan la temperatura máxima y los límites de presión del reactor. Verifique que las válvulas de carga y ventilación estén cerradas. Coloque el reactor en el horno de calefacción y conecte el tapón termopar; Si se proporciona una manga de termopar, asegúrese de insertar correctamente el termopar se inserta correctamente y alcanza el fondo.

5. Conecte el agua de enfriamiento: antes de comenzar a calentar el agua de enfriamiento a través de una manguera a la entrada del acoplamiento magnético y escríbelo desde la salida. (Esto es principalmente para evitar la desmagnetización de alta temperatura, lo que podría acortar la vida útil del dispositivo de agitación de acoplamiento magnético).

6. Opere el equipo: instale los cables del motor, inicie el motor de velocidad variable y ajuste a la velocidad de agitación adecuada. Establezca el programa de calefacción, ejecute el programa y comience a calentar. Para garantizar la seguridad del equipo, observe el equipo durante al menos 30 minutos después de la operación para confirmar que todos los parámetros son normales.

7. Desmontaje posterior a la reacción, eliminación de material y limpieza: después de que se completa la reacción y la temperatura se ha enfriado a temperatura ambiente, abra lentamente la válvula de ventilación para aliviar la presión. Inserte el fondo del recipiente de reacción en la placa de desmontaje, afloje los pernos principales para abrir la tapa y verter o chupar el material. Posteriormente, limpie rápidamente el cuerpo y la tapa del recipiente y permita que se sequen al aire. Limpie la superficie de sellado principal con un paño suave para evitar rasguños.

Aplicaciones de reactores de alta presión

1. Reacciones químicas: utilizadas para la síntesis química en condiciones de alta temperatura y alta presión, como reacciones catalíticas y reacciones de polimerización.

2. Petróleo y gas natural: proporciona el entorno de alta presión necesario en procesos como refinación de petróleo, agrietamiento catalítico y gasificación de petróleo y gas.

3. Industria farmacéutica: produce intermedios farmacéuticos o ingredientes activos que requieren alta presión y alta temperatura.

4. Industria alimentaria: utilizado en procesos de esterilización y calefacción de alta presión en el procesamiento de alimentos.

5. Ciencia de los materiales: utilizado en la producción de materiales de alto rendimiento, como aleaciones especiales y nanomateriales.

Precauciones de uso de reactores de alta presión

1. Durante el uso, el personal de laboratorio debe inspeccionar regularmente el equipo y las condiciones experimentales.

2. El disolvente en el sistema de reacción no debe exceder el coeficiente de carga permitido del revestimiento interno del reactor.

3. El enfriamiento rápido o el calentamiento del reactor están estrictamente prohibidos. No use agua para enjuagar el cuerpo del reactor ni sumergirlo en agua para el enfriamiento forzado.

4. Bajo ninguna circunstancia debe abrirse el reactor mientras está a alta temperatura y bajo presión.

5. Al abrir el reactor, evite colocar cualquier parte del cuerpo directamente frente a la tapa del reactor para evitar que las lesiones se caigan objetos.

Conclusión

Los reactores de alta presión, como equipos de reacción química altamente eficientes y rentables, se utilizan ampliamente en diversas industrias, incluidos productos químicos, productos farmacéuticos, petróleo y procesamiento de alimentos. No solo aceleran las reacciones en condiciones de alta temperatura y alta presión para mejorar la eficiencia de producción, sino que también cumplen los requisitos estrictos para las condiciones de reacción en campos específicos. A pesar de su menor producción, la necesidad de equipos y mantenimiento adicionales, sus ventajas en la producción de lotes pequeños y los requisitos de alta calidad los convierten en un equipo indispensable. Con el avance continuo de la tecnología, las perspectivas de aplicaciones para reactores de alta presión se volverán aún más amplios, brindando un mayor apoyo para la innovación y el desarrollo en diversas industrias.