Paslanmaz reaktör tasarımı ve imalatı

Bir kimya tesisinde ürün asıl olarak reaktörde üretilir; geri kalan her şey onu besler, soğutur ya da ürünü alır. Tipik bir reaktör paketi ana kazan, dikey ya da yatay bir kondansatör ve faz ayrımı için bir dekantör içerir; hepsi ayrı ayrı seçilmek yerine tek bir proses koşulları setine göre boyutlandırılır.

Genel işletme gereksinimleri çoğu görevde benzerdir: basınç ya da vakum altında çalışma, kontrollü karıştırma ve ceket ya da serpantin üzerinden ısıtma-soğutma. Uygulamalar arasında değişen, bu gereksinimlerin ne kadar zorlandığıdır, ve tasarım çalışması esasen bununla ilgilidir.

Tasarımı belirleyen dört parametre

Mekanik tasarımı dört parametre belirler: çalışma basıncı, çalışma vakumu, çalışma ve soğutma sıcaklığı, gereken ısıtma-soğutma süresi.

• Çalışma basıncı ve vakumu, et kalınlığını, kapak tipini (düz, bombe ya da yarım küre) ve nozul takviyesini belirler; ayrıca kazanın ASME VIII ya da Avrupa PED gibi bir basınçlı kap standardına göre tasarlanıp damgalanması mı gerektiğini, yoksa atmosferik bir kap olarak mı imal edilebileceğini belirler.
• Çalışma ve soğutma sıcaklığı, malzeme seçimini belirler (her paslanmaz kalite, bir batch prosesinin görebileceği iki sıcaklık uç noktasında da aynı performansı göstermez) ve ceket tasarımını yönlendirir: tam ceket, yarım boru serpantin ya da dimple ceket; her biri farklı ısı transfer katsayısına ve basınç dayanımına sahiptir.
• Isıtma-soğutma süresi, en sık hafife alınan parametredir. Müşteri, ısıtma ve soğutma için ayrılan zaman bütçesinin aslında ısı transfer alanını belirlediğinin farkında olmadan bir batch çevrim süresi belirtir; bu da ceket ya da yarım boru serpantin tasarımını ve tesisin geri kalanındaki yardımcı tesisat (buhar, ısı transfer yağı, soğutulmuş su) ihtiyacını belirler. Bu yetersiz boyutlandırılırsa, batch çevrimi ekipmanın tüm ömrü boyunca planlanandan daha uzun sürer.

Karıştırma ve iç donanım

Karıştırma görevi yukarıdaki dört parametreden bağımsız belirlenir ama hepsiyle etkileşir: viskozite, tepkimenin tek fazlı mı çok fazlı mı olduğu ve katıların askıda kalması gerekip gerekmediği pervane tipini ve tahrik boyutlandırmasını etkiler. Baffle’lar, daldırma boruları, CIP için sprey topları ve numune/dozaj nozulları standart bağlantı parçaları olarak değil, proses akış şemasına göre yerleştirilir: bir reaktörün nozul listesi, aslında ona bağlı diğer her ekipmanın haritasıdır.

Malzeme, kaynak ve yüzey işlemi

Reaktör gövdeleri en yaygın olarak 304/304L ya da 316/316L paslanmaz çelikten imal edilir; kalite seçimi sadece basınca göre değil, klorür maruziyetine ve temizlik kimyasına göre yapılır. Kaynak, nitelikli prosedürler altında yapılır: gövde ve nozul kaynakları için TIG, ilaç ve gıda servisinde olduğu gibi tutarlı, kontaminasyonsuz bir iç dikiş önemli olduğunda orbital kaynak. Kaynaktan sonra kazan, kaynak ısısının bozduğu krom oksit tabakasını yeniden oluşturmak için dekape ve pasivasyon işlemine tabi tutulur; iç yüzey işlemi (2B haddeleme, fırçalı ya da mekanik/elektro parlatılmış) ürünün temizlik ve hijyen gereksinimlerine göre belirlenir.

Makfen, reaktörleri bu parametrelere göre paslanmaz ve karbon çelikten tasarlar ve üretir; her kazan için malzeme sertifikaları ve basınç testi kayıtları düzenlenir.