دمای راکتور اتوکلاو هیدروترمال با فشار بالا چقدر است؟
Apr 21, 2025
پیام بگذارید
درراکتور اتوکلاو هیدروترمال با فشار بالااز خواص خاص آب در دمای بالا و فشار زیاد استفاده می کند تا آب در راکتور با گرمایش به حالت فوق بحرانی برسد (درجه حرارت معمولاً 180 درجه {1} درجه است و فشار می تواند به چندین مگاپاسکال برسد). در این شرایط ، حلالیت و واکنش پذیری آب به طور قابل توجهی افزایش می یابد ، که می تواند باعث انحلال مواد نامحلول و واکنش شیمیایی شود. پس از اتمام واکنش ، محصول با خنک کننده و افسردگی رسوب می شود.
حد دمای بالا برایراکتورهای هیدروترمال با فشار بالابسته به نوع طراحی ، مواد و استانداردهای ایمنی ، معمولاً بین 180 درجه C و 230 درجه سانتیگراد متفاوت است ، برخی از مدل های خاص می توانند در برابر درجه حرارت بالاتر مقاومت کنند ، اما باید به شدت از کد عملیاتی پیروی کنند. موارد زیر از ابعاد پارامترهای فنی ، طراحی ایمنی ، ویژگی های مواد و کاربردهای صنعت مورد تجزیه و تحلیل قرار گرفته است.
ما راکتور اتوکلاو هیدروترمال با فشار بالا را ارائه می دهیم ، لطفاً برای مشخصات دقیق و اطلاعات مربوط به محصول به وب سایت زیر مراجعه کنید.
محصول:https://www.achievechem.com/chemical-equipment/high-pressure-hydrothermal-autoclave-reeactor.html
راکتور اتوکلاو هیدروترمال با فشار بالا
راکتور هیدروترمال با فشار بالا محیط را در داخل راکتور (معمولاً آب) به حالت فوق بحرانی (جایی که دما و فشار از نقطه بحرانی آب فراتر می رود: 374.3 درجه ، 22.1mpa) گرم می کند و یک محیط هیدروترمال با درجه حرارت بالا و فشار بالا ایجاد می کند. تحت این شرایط:
حلالیت پیشرفته: ظرفیت حل کننده آب به طور قابل توجهی بهبود یافته است و می تواند بسیاری از مواد را حل کند که حل آن در دما و فشار طبیعی دشوار است.
سرعت واکنش شتاب: درجه حرارت بالا و فشار بالا باعث پیشرفت واکنشهای شیمیایی و کوتاه شدن زمان واکنش می شود.
رشد کریستال: مناسب برای تهیه نانومواد ، مواد کریستالی تک و غیره
پارامترهای فنی و حد دمای بالا
حد دمای بالاییhاتوکلاو هیدروترمال فشار Iigh واكنشبا فشار طراحی و مقاومت دما از مواد تعیین می شود. فشار طراحی راکتورهای آزمایشگاهی مشترک {{0} mpa (در مورد اتمسفر {1}}) است و دامنه دمای مربوطه 180 درجه {3} درجه است. به عنوان مثال ، کتری واکنش ساخته شده از فولاد ضد زنگ 316L دارای فشار داخلی در حدود 2.5 مگاپاسکال در 200 درجه است که مطابق با استاندارد استفاده ایمن است.
برخی از مدل های سطح بالا با بهینه سازی مواد و ساختار می توانند حد دما را به 230 درجه سانتیگراد افزایش دهند. به عنوان مثال ، برخی از مارک های مخزن هیدروترمال با استفاده از Polytetrafluoroethylene اصلاح شده (PPL) ، مقاومت در برابر دمای آن بهتر از PTFE معمولی است ، با طراحی مهر و موم تقویت شده ، می تواند عملکرد پایدار در 230 درجه سانتیگراد باشد. با این حال ، بیش از 230 درجه C نیاز به استفاده از مواد آلیاژ ویژه دارد (مانند Hastelloy ، Alloy Alloy Alloy) ، از این دست برای صنایع استفاده می شود ، از این دست برای صنایع آرائیل است.
طراحی ایمنی و محدودیت دما
طراحی ایمنی عامل اصلی در تعیین حد دمای بالا است. راکتورهای معمولی دما را با اقدامات زیر محدود می کنند:
کنترل پیوند دمای فشار
سنسور فشار داخلی و پیوند سیستم کنترل دما ، هنگامی که فشار نزدیک به محدودیت طراحی به طور خودکار گرمایش را متوقف می کند. به عنوان مثال ، برای راکتورهای با فشار طراحی 3 مگاپاسکال ، حد درجه حرارت بالا معمولاً در 220 درجه سانتیگراد تعیین می شود تا از خطر فشار بیش از حد جلوگیری شود.
دستگاه تسکین فشار
مجهز به فیلم ضد انفجار یا دریچه ایمنی ، فشار خودکار فشار در هنگام فشار بیش از مقدار تنظیم شده است. با این حال ، تسکین فشار واکنش را قطع می کند ، بنابراین باید حاشیه ایمنی برای حد دمای فوقانی محفوظ باشد.
محدودیت خزش مواد
مواد فلزی با دمای بالا طولانی مدت خزنده می شوند و در نتیجه خرابی مهر و موم ایجاد می شود. میزان خزش فولاد ضد زنگ 316L به طور قابل توجهی بالاتر از 250 درجه سانتیگراد افزایش می یابد ، بنابراین استانداردهای صنعت دمای استفاده ایمن خود را به کمتر از 230 درجه درجه سانتیگراد محدود می کند.
خصوصیات مواد و مقاومت دما
مقاومت دما راکتور به طور مستقیم به مواد بستگی دارد:
فولاد ضد زنگ (316L):حداکثر دمای کار ایمن در حدود 230 درجه سانتیگراد است و آلیاژهای پیشرفته تر فراتر از این دما لازم است.
Polytetrafluoroethylene (PTFE):مقاومت دما از نوع استاندارد 200 درجه ، نوع اصلاح شده (مانند PPL) تا 230 درجه.
آلیاژهای خاص:Hastelloy ، آلیاژ زیرکونیوم و غیره می تواند در برابر دمای بالا بالاتر از 300 درجه سانتیگراد مقاومت کند ، اما هزینه آن زیاد است.
لازم به ذکر است که مقاومت در برابر دمای مواد تنها عامل محدود کننده نیست. به عنوان مثال ، حتی اگر از آلیاژ زیرکونیوم استفاده شود ، اگر سیستم آب بندی نتواند در برابر فشار زیاد در 300 درجه سانتیگراد مقاومت کند ، محدودیت بالایی درجه حرارت هنوز نیاز به پایین آمدن دارد.
برنامه های کاربردی صنعت و دما
سناریوهای مختلف کاربردی تفاوت معنی داری در نیاز دما دارند:
ترکیب مادی
نانومواد ، رشد کریستال و مطالعات دیگر معمولاً در محدوده 180 درجه {1 درجه} درجه انجام می شود ، و دمای بیش از حد بالا ممکن است منجر به تشکیل کریستال کنترل نشده محصول شود.
تجزیه و تحلیل شیمیایی
در هضم فلزات سنگین ، پیش درمانی نمونه خاک و سایر برنامه ها ، 200 درجه برای تجزیه بیشتر مواد نامحلول و بدون درجه حرارت بالاتر کافی است.
تولید صنعتی
برخی از فرآیندهای ویژه (مانند اکسیداسیون آب فوق بحرانی) نیاز به کار بالاتر از 300 درجه C دارند ، اما چنین راکتورها باید طراحی شده به صورت سفارشی باشند و قیمت آن بسیار فراتر از مدل آزمایشگاهی است.
دماء انطباق و ریسک بالا
کار در فراتر از دمای طراحی خطرات زیر را دارد:
تصادف ایمنی
افتتاحیه باعث افزایش ناگهانی فشار می شود که ممکن است باعث انفجار شود.
تجهیزات
خزش مواد ، خرابی مهر و غیره و در نتیجه ضایعات راکتور.
تحریف داده ها
سینتیک واکنش در شرایط بیش از حد تغییر می کند ، و نتایج تجربی قابل اعتماد نیست.
بنابراین ، استانداردهای بین المللی (مانند ASME ، PED) دارای مقررات سختگیرانه ای در مورد حد بالایی درجه حرارت راکتورهای هیدروترمال هستند. به عنوان مثال ، ASME Volume VIII ، بخش 1 ، نیاز به حاشیه 10 ٪ خوردگی و حاشیه ایمنی 20 درجه C برای دمای طراحی عروق فشار دارد.
امکان گسترش حد دمای بالا
اگر نیاز به محدودیت دمای معمولی داشته باشد ، گزینه های زیر را می توان در نظر گرفت:
راکتور سفارشی
آلیاژ زیرکونیوم ، آلیاژ پایه نیکل و سایر مواد با دمای بالا ، با ساختار آب بندی ویژه.
گرمایش غیرمستقیم
دمای واکنش از طریق مبدل حرارتی خارجی کنترل می شود تا از گرمازدگی محلی ناشی از گرمایش مستقیم جلوگیری شود.
فناوری هیدروترمال فوق بحرانی
واکنش بالاتر از نقطه بحرانی آب (374 درجه ، 22.1 مگاپاسکال) انجام می شود ، اما طراحی راکتور ویژه لازم است.
تجزیه و تحلیل مورد واقعی
یک آزمایشگاه سعی در گرم کردن راکتور فولاد ضد زنگ 316L به 250 درجه سانتیگراد دارد ، در نتیجه:
واشر ذوب شده و مایع واکنش در حال نشت است.
بدنه تانک به طور دائم تغییر شکل می یابد و مهر و موم را نمی توان ترمیم کرد.
داده های تجربی به طور قابل توجهی از انتظار منحرف شدند.
این مورد نشان می دهد که کار کردن فراتر از دمای طراحی نه تنها به تجهیزات آسیب می رساند بلکه می تواند باعث بروز حوادث ایمنی نیز شود.
نتیجه گیری و توصیه ها
حد دمای بالایی یک راکتور هیدروترمال با فشار بالا معمولاً بسته به مواد ، فشار طراحی و استانداردهای ایمنی ، 180 درجه C تا 230 درجه سانتیگراد است. کاربر باید:
برای جلوگیری از عملکرد بیش از حد ، دستورالعمل های تجهیزات را به شدت دنبال کنید.
01
دستگاه ایمنی را به طور مرتب بررسی کنید تا اطمینان حاصل شود که شیر تسکین فشار ، فشار فشار و غیره به درستی کار می کند.
02
با توجه به نیازهای آزمایشی ، مدل مناسب را انتخاب کنید ، بدون اینکه کورکورانه عملکرد درجه حرارت بالا را دنبال کنید.
03
هنگامی که تقاضای بیش از حد ، با تولید کننده مشورت کنید ، کتری واکنش حرفه ای را سفارشی کنید.
04
از طریق انتخاب معقول و عملکرد استاندارد ، می تواند عملکرد کارآمد راکتور هیدروترمال را در محدوده ایمن تضمین کند و از تحقیقات و تولید علمی پشتیبانی قابل اعتماد ارائه دهد.