راکتور
راکتور یا واکنش‌گاه، محلی برای انجام واکنش شیمیایی بین مواد است و از آن برای تبدیل مواد خام تشکیل دهنده به مواد جدید استفاده می‌شود. درصد مشخصی از مواد خام وارد دستگاه راکتور شده و پس از اتمام واکنش مورد نظر ماده یا موادی که دارای ویژگی نهایی مورد نظر است بعنوان محصول قابل برداشت است.
راکتور شیمیایی از جمله ابزار ضروری و پرکاربرد در انواع صنایع می‌باشد و می‌تواندد در ابعاد بزرگ و صنعتی و یا در ابعاد کوچک و آزمایشگاهی طراحی و تولید شود. البته لازم بذکر است که طراحی راکتور شیمیایی نیازمند تخصص و تسلط بر علومی چون ترمودینامیک شیمیایی، سینتیک شیمیایی و ریاضیات و همچنین درک درست و شناخت دقیق از واکنش است.
راکتور شیمیایی بعنوان بخش اصلی و اساسی و درواقع قلب واحد صنعتی است که مواد خام پس از انجام مراحلی نظیر جداسازی فیزیک یا فیلتراسیون و… وارد محفظه شده و پس از آن واکنش‌شیمیایی نظیر ترکیب، تجزیه و یا تبدیل جهت تولید محصول در آن صورت میگیرد.
امروزه با رشد جوامع مختلف و افزایش درخواست انرژی، سیاست کشورهای مختلف بدنبال راهی جهت تولید انرژی هستند. استفاده از راکتور بعنوان تکنولوژی کارآمد جایگزین مناسبی جهت تولید انرژی نسبت به سوخت فسیلی است. بهره‌برداری از راکتور جهت توليد انرژي سبب پیشرفت و پایداری قدرت می‌شود.
پارامترهايي نظير دما، فشار، حجم، غلظت گونه‌هاي شيميايي، زمان اقامت، ضريب انتقال حرارت، سرعت واكنش و بسياري از عوامل ديگر در طراحي راكتورهاي شيميايي مهم و موثر هستند. راكتورها بر اساس نوع واكنش و كاربري و نكات مربوط به مواد خام و محصول نهايي طراحي مي‌شوند و داراي ساختماني پيچيده هستند ولي بصورت كلي مي‌توان آنها را به چند دسته بزرگ نظير راکتورهای پیوسته و ناپیوسته، راکتورها سیال بستر یا ثابت بستر، رآکتورهای لوله‌ای و مخزنی یا رآکتورهای همگن و ناهمگن، طبقه‌بندی کرد.
اجزاي تشكيل دهنده راكتور شامل محفظه يا بدنه، نازل ورودي و خروجي، همزن، شيرآلات، سيستم گرمايش و سرمايش، تجهيزات اندازه‌گيري براي بررسي دقيق دما، فشار، غلظت وph ، بفل ، اسپارجر ( در واكنش هاي گاز-مايع بمنظور توزيع گاز ورودي به محفظه) و تجهيزات آب‌بندي است كه به اختصار به توضيح آن مي‌پردازيم:
بدنه راکتور:
فضاي اوليه راكتور و محلي براي ورود مواد اوليه و انجام واكنش شيميايي بصورت كنترل شده است. شكل راكتور بر حسب فشار، نوع واكنش ويا ويژگي واكنش‌دهنده‌ها مي‌تواند متنوع باشد و طراحي آن بر حسب موارد ذكر شده صورت مي‌گيرد. از طرفي تعيين ابعاد و ضخامت راكتور براي انجام درست و سالم واكنش بسيار حائز اهميت است. در طراحي بدنه بايد جاگذاری تجهيزاتي نظير نازل‌ها و ابزار اندازه‌گيري در نظر گرفته شود و علاوه بر آن نحوه ساخت اين بخش از راكتور نيز بسيار مهم است.
همزن راکتور:
معمولا واكنش‌هاي شيميايي به اختلاط نياز دارند؛ به جهت اينكه مواد درون محفظه به خوبي هم‌زده شوند و انتقال جرم صورت گيرد از همزن استفاده مي‌شود تا سرعت و كيفيت فرايند شيميايي ارتقا پيدا كند. البته آرايش همزن، تعداد پره‌ها و سرعت دوران آن به عوامل متعددي از جمله جنس،حجم و شكل مخزن و ويسكوزيته و نوع سيال وابسته است.
سیستم سرمایشی و گرمایشی:
بسته به نوع واكنش ممكن است به سيستم گرمايش نظير ژاكت حرارتي با كمك بخار يا آب و روغن داغ و يا سيستم سرمايشي به كمك چلير با آب نياز داشته باشد.
انواع راکتور به شرح زیر بیان می‌شود:
- راکتور ناپیوسته: در این نوع از راکتورها در حین انجام واکنش ماده‌ای وارد یا خارج نمی‌شود. بدین ترتیب مواد خام اولیه وارد محفظه شده و پس از اتمام واکنش، محصول نهایی و موادی که واکنش ندادند از راکتور خارج می‌شوند. اين نوع راكتور ساده‌تر است و سيستم كنترلي كمتري دارد. همچنين مدت زمان انجام واكنش طولاني‌تر است.
- راكتور نيمه‌پيوسته: نوعي از راكتور است كه فقط امکان ورود يا خروج مواد را دارد. نسبت به راكتور ناپيوسته پيچيدگي بيشتري دارد و مجهز به سيستم كنترل حرارت مناسب‌تري است. در اين راكتور مي‌توان با اضافه كردن مواد اوليه حين انجام واكنش، كيفيت محصول نهايي را ارتقا داده و آن را بازسازي نمود. همچنين راكتور نيمه‌پيوسته داراي همزن مي‌باشد.
- راكتور پيوسته: در اين نوع راكتور امكان ورود و خروج مواد بطور پيوسته وجود دارد وبدليل نسبت پايدار درصد ورودي و خروجي به راكتور پيوسته، پايا نيز گفته مي‌شود. اين نوع از راكتور در هنگام نياز به توليد انبوه محصول در زمان محدود كاربرد دارد و داراي سيستم كنترلي دقيق و پيچيده جهت تضمين كيفيت محصول هستند.
علاوه بر تقسيم‌بندی اصلی بالا، راکتورهای لوله ای و مخزنی و همچنین بستر سیال و بستر ثابت انواعی از راکتورهای زیر مجموعه تقسیم بندی های ذکر شده در بالا هستند که بسته به نیاز هر فرایند از هر کدام از آنها مورد استفاده قرار میگیرد.