По принципу организации процесса
биохимические реакторы подразделяются на три группы.
В реакторе периодического действия (рис. 1) все отдельные стадии процесса протекают последовательно, в разное время. Характер изменения конценраций реагирующих веществ одинаков во всех точках реакционного объема, но различен по времени для одной и той же точки объема. В таком аппарате продолжительностль реакции можно измерить непосредственно, так как время реакции и время пребывания реагентов в реакционном объеме одинаковы. Параметры технологического процесса в периодически действующем реакторе изменяются во времени. Реакторы периодического действия мало производительны и плохо поддаются автоматическому контролю и регулированию.
В реактроре непрерывного действия (рис. 2) все отдельные стадии процесса биохимического превращения вещества (подача реагирующих веществ, биохимические реакции, вывод конечного продукта) осуществляются параллельно, одновременно. Характер изменения концентраций реагирующих веществ в реакционном объеме различен в каждый момент времени в разных точках объема аппарата, но постоянен во времени для одной и той же точки объема.
В таких аппратах технологические параметры процесса постоянны во времени. Однако, продолжительность реакции в реакторах непрерывного действия нельзя измерить непосредственно.
В аппаратах непрерывного действия время реакции не может совпадать с временем пребывания реагентов, так как каждая элементарная частица вещества находится в реакционном объеме разное время, и, следовательно, общее время пребывания зависит от характера распределения времени пребывания отдельных частиц. В общем случае время реакции зависит от интенсивности перемешивания, структуры потоков в аппарате, и для каждого гидродинамического типа реактора оно индивидуально.
Непрерывно действующие реакторы высокопроизводительны, легко поддаются механизации при обслуживании и автоматическому контролю и регулированию при управлении, в том числе с применением быстодействующих электронно-вычислительных машин.
Реактор полунепрерывного (полупериодического) действия (рис. 3) работает в неустановленных условиях, так как один из реагентов поступает непрерывно, а другой – периодически. Возможны варианты, когда реагенты поступают в реактор периодически, а продукты реакции выгружаются непрерывно. Такой реактор можно рассматривать как непрерывнодействующий аппарат, в котором потоки входящего и выходящего из реактора вещест не равны, и, кроме того, как периодически действующий аппарат, в котором ввод одного из реагирующих веществ или вывод продукта реакции осуществляется периодически. Реакторы полупериодического действия используются тогда, когда изменения скорости подачи реагентов позволяет регулировать скорость процесса.
В таблице 1 сопоставлены факторы определяющие периодичность и непрерывность процесса в реакторе.
Таблица 1
Факторы |
Тип процесса |
периодический |
Непрерывный |
Период процесса Dt - время между проведением отдельных стадий процесса (например, между двумя смежными выгрузками продукта). |
Dt > 0 |
Dt ® 0 |
Степень непрерывности процесса t/Dt (где t - время, необходимое для проведения всех стадий процесса). |
Dt > 1 |
t/Dt ® 0 |
Последовательность отдельных стадий процесса. |
Последовательно |
Параллельно |
Место проведения отдельных стадий процесса. |
В одном аппарате |
В нескольких аппаратах или в разных частях одного аппарата |
Характер изменения концентраций реагирующих веществ в реакционном объеме |
Одинаков во всех точках объема реактора, но различен во времени для одной и той же точки объема |
Различен в каждый момент времени |
Перейти на страницу: 1 2 3
|