{"id":168,"date":"2019-02-18T08:21:56","date_gmt":"2019-02-18T08:21:56","guid":{"rendered":"http:\/\/fkv.it\/strumentazionedalaboratorio\/?p=168"},"modified":"2022-10-07T09:04:59","modified_gmt":"2022-10-07T09:04:59","slug":"reattori-e-bagni-termostatici","status":"publish","type":"post","link":"https:\/\/fkv.it\/strumentazionedalaboratorio\/2019\/02\/18\/reattori-e-bagni-termostatici\/","title":{"rendered":"Reattori in vetro e Termostatazione per sintesi chimica"},"content":{"rendered":"\n

Reattori in vetro AG! con tecnologia ring buffle e termostatazione<\/a> con sistemi Lauda<\/h4>\n\n\n\n

Reattori e bagni termostatici vanno scelti in base al processo industriale da affrontare. Per il reattore, la scelta deve considerare moltissime variabili, tra cui fondamentale \u00e8 la temperatura di esercizio. I bagni termostatici <\/a><\/strong>realizzati con i termostati della serie Integral XT garantiscono diverse esigenze termiche e offrono la possibilit\u00e0 di selezionare la velocit\u00e0 di riscaldamento e di raffreddamento secondo le necessit\u00e0 specifiche. <\/p>\n\n\n\n

L\u2019importanza della scelta del reattore<\/strong><\/p>\n\n\n\n

Quando si realizza un processo industriale la scelta ed il dimensionamento della tipologia di reattore da utilizzare \u00e8 sicuramente una fase di particolare importanza in quanto da ci\u00f2 dipendono le potenzialit\u00e0 dell\u2019impianto e i rendimenti rispetto ai reattivi. <\/p>\n\n\n\n

La scelta del reattore<\/a> necessita di molte conoscenze<\/strong> quali ad esempio: la natura delle fasi dei reagenti, le caratteristiche termodinamiche e cinetiche delle reazioni, la pressione e la temperatura di esercizio, le propriet\u00e0 dei reagenti, catalizzatori, prodotti e solventi e le caratteristiche di scambio e controllo termico. <\/p>\n\n\n\n

\"reattori<\/figure><\/div>\n\n\n\n

Le caratteristiche tecniche da considerare nella scelta di un reattore sono moltissime e quindi \u00e8 molto importante avere il maggior numero di informazioni possibili sull\u2019obiettivo da raggiungere per poter realizzare la soluzione pi\u00f9 idonea. Un fattore sicuramente di grande rilevanza \u00e8 la temperatura di esercizio<\/strong>, \u00e8 su questo aspetto che ci concentreremo valutando alcuni aspetti tecnologici importanti per garantire una reazione omogenea. <\/p>\n\n\n\n

Ring Baffle in reattori in vetro<\/strong><\/p>\n\n\n\n

Ogni reazione, per fornire risultati ottimali, necessita di essere condotta ad una determinata temperatura, aspetto questo molto importante e da non sottovalutare nella fase di progettazione del sistema. Ci\u00f2 \u00e8 fondamentale in quasi tutte le tipologie di reattori, siano essi in flusso o discontinui, in acciaio o in vetro. In particolare, i reattori in vetro<\/a> sono largamente diffusi<\/strong> grazie alle evidenti propriet\u00e0 fisiche quali la trasparenza e la stabilit\u00e0 termica e chimica.<\/p>\n\n\n\n

Un aspetto molto importante nella progettazione dei reattori in vetro, ma in generale di tutti i reattori, \u00e8 il fatto di essere costruiti conservando i rapporti dimensionali che si ritrovano poi nei sistemi industriali<\/strong>, questo limita fortemente le variabili da considerare quando si esegue lo scale-up. I reattori prodotti dall\u2019azienda giapponese ASAHI Glassplant (AG!) rispettano queste caratteristiche,<\/strong> in quanto il vetro di tutti i reattori viene lavorato in modo da rispettare i rapporti dimensionali. Inoltre, la speciale lavorazione punta anche ad assottigliare le pareti mantenendo invariata la resistenza meccanica. <\/p>\n\n\n\n

Ci\u00f2 permette di aumentare la capacit\u00e0 di scambio termico durante tutta la reazione riducendone i tempi e influenzando positivamente il bilanciamento termico. I reattori e bagni termostatici costruiti da AG! permettono di utilizzare criotermostati con potenze inferiori<\/strong> rispetto a quelle normalmente necessarie per l\u2019applicazione specifica.<\/p>\n\n\n\n

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Reattori e bagni termostatici: l\u2019aspetto per\u00f2 pi\u00f9 importante quando parliamo dei reattori in vetro AG! \u00e8 sicuramente rappresentato dalla specifica Ring Baffle<\/strong>, tecnologia esclusiva<\/strong> studiata per potenziare al massimo questi sistemi. I Ring Baffle sono degli anelli in vetro<\/strong> posti nella camicia di circolazione del fluido riscaldante\/raffreddante che permettono di garantire la massima omogeneit\u00e0 termostatica aumentando la superficie di scambio termico. <\/p>\n\n\n\n

Questa tecnologia \u00e8 applicabile a tutte le scale, dal laboratorio al pilota\/produzione, da 300ml fino a 100 litri. Al fine di studiare l\u2019effetto di questa particolare ed esclusiva caratteristica tecnica, \u00e8 stato condotto uno studio confrontando i dati ottenuti dall\u2019utilizzo di tre differenti configurazioni da 30L. Il cilindro per tutte e tre le configurazioni prevedeva l\u2019impiego di una doppia camicia di cui la prima, quella pi\u00f9 interna, per la circolazione del fluido mentre la seconda, quella pi\u00f9 esterna, in vuoto assoluto per l\u2019isolamento. <\/p>\n\n\n\n

\"reattori<\/figure><\/div>\n\n\n\n

Schematizzando: <\/p>\n\n\n\n

A) reattore con doppia camicia, DN300 con area di trasferimento termico di 0.51m2<\/sup> <\/p>\n\n\n\n

B) reattore con doppia camicia, con ingresso fluido a ciclone, DN300, area di trasferimento termico 0.51m2<\/sup> <\/p>\n\n\n\n

C) reattore con doppia camicia con tecnologia Ring Baffle, DN350, area di trasferimento termico 0.43m2<\/sup>.<\/p>\n\n\n\n

I parametri operativi sono stati impostati in maniera equivalente per tutti e tre ed in particolare:<\/p>\n\n\n\n

– ricircolatore per raffreddamento range -90\u00f7+200\u00b0C, potenza\nrefrigerante di 15kW a 20\u00b0C<\/p>\n\n\n\n

– ricircolatore per riscaldamento range-50-+220\u00b0C, potenza\nriscaldante di 5.3kW<\/p>\n\n\n\n

– agitazione mediante ancora fino a 250rpm<\/p>\n\n\n\n

– data logger da 10ch<\/p>\n\n\n\n

– fuidi: olio siliconico per le alte temperature; etanolo per le basse temperature<\/p>\n\n\n\n

Per valutare le performance sono stati presi in considerazione\ni seguenti fattori:<\/p>\n\n\n\n

– variazione della temperatura di processo ad alta e bassa\ntemperatura<\/p>\n\n\n\n

– differenza della temperatura tra la camicia e la\ntemperatura di processo <\/p>\n\n\n\n

– differenza di temperatura tra l\u2019ingresso e l\u2019uscita della temperatura dell\u2019HTF.<\/p>\n\n\n\n

I dati raccolti hanno mostrato notevoli vantaggi nell\u2019utilizzo del cilindro con Ringe Baffle<\/strong>. <\/p>\n\n\n\n

Tempo di raggiungimento dei valori di T -80\u00b0C e +200\u00b0C<\/strong>: il reattore con Ring Baffle ha raggiunto la temperatura impostata in tempi sensibilmente inferiori rispetto agli altri due con un risparmio di tempo pari al 15% in raffreddamento e 17% in riscaldamento. Differenza di temperatura tra fluido in camicia e soluzione reagente: a valori di circa 55\u00b0C la velocit\u00e0 di riscaldamento \u00e8 paragonabile nelle tre tipologie di cilindri. <\/p>\n\n\n\n

A valori pi\u00f9 alti o pi\u00f9 bassi, procedendo quindi verso i due set point, le cose cambiano notevolmente a favore ancora del cilindro con i Ring Baffle. Ci\u00f2 evidenzia ancora una volta la maggior efficienza di scambio tra i due fluidi a causa della speciale modalit\u00e0 costruttiva del vetro e della maggior superficie di scambio generata dai Ring Baffle.<\/p>\n\n\n\n

Differenza di temperatura del fluido tra ingresso e uscita<\/strong>: i dati raccolti mostrano che la differenza di temperatura tra l\u2019ingresso e l\u2019uscita del fluido HTF (\u0394T(in\/out)<\/sub>) cambia durante il processo per tutti i reattori utilizzati. Visto che l\u2019unica variabile del sistema \u00e8 la tipologia di reattore, la variazione \u0394T(in\/out)<\/sub> dovrebbe rappresentare la capacit\u00e0 di ogni singolo reattore di trasferire energia termica dal bagno termostatico al processo. Il \u0394T(in\/out)<\/sub> maggiore implica un pi\u00f9 efficace trasferimento termico. <\/p>\n\n\n\n

In altre parole, pi\u00f9 elevato \u00e8 il valore di \u0394T(in\/out)<\/sub> maggiore sar\u00e0 l\u2019energia trasferita dalle parteti di vetro al reattore. Dai dati raccolti \u00e8 evidente come nel reattore convenzionale il \u0394T(in\/out)<\/sub> risulti basso durante l\u2019intero processo, il che significa che l\u2019energia termica \u00e8 trasferita molto lentamente; il valore migliora lievemente con il reattore a ciclone ma diventa massimo in presenza del cilindro con i Ring Baffle confermando l\u2019attesa. <\/p>\n\n\n\n

Tutti i risultati raccolti portano quindi alla conclusione che il Ring Baffle in camicia HTF \u00e8 in grado di migliorare in modo significativo l\u2019efficienza del trasferimento termico massimizzando l\u2019utilizzo dell\u2019HTA e garantendo risultati pi\u00f9 accurati, in tempi pi\u00f9 rapidi e con un bilancio energetico globale molto pi\u00f9 favorevole.<\/p>\n\n\n\n

Termostatazione del Reattore in Vetro <\/strong><\/p>\n\n\n\n

Un reattore pu\u00f2 essere riscaldato sia elettricamente che tramite fluido di scambio termico in camicia.<\/strong> <\/p>\n\n\n\n

Reattori e bagni termostatici : nel caso di termostatazione con camicia<\/strong> vengono utilizzati termostati esterni<\/strong> che coprono le esigenze termiche specifiche. Lauda<\/strong> pu\u00f2 rispondere alle pi\u00f9 svariate necessit\u00e0 vantando una gamma di prodotti estremamente ampia. <\/p>\n\n\n\n

\"\"<\/figure><\/div>\n\n\n\n

Il termostato da collegare al sistema viene selezionato andando a valutare la velocit\u00e0 richiesta per raggiungere la temperatura della reazione, i volumi e le masse che devono essere termostatati, se la reazione necessit\u00e0 di riscaldamento raffreddamento o entrambi e soprattutto eventuali reazioni esotermiche che possono verificarsi. I sistemi Lauda coprono un range di temperatura che va da -90\u00b0C fino ai 320\u00b0C arrivando ad erogare una potenza massima di riscaldamento di 18 kW qualora necessario, riducendo di conseguenza i tempi di riscaldamento. <\/p>\n\n\n\n

Di particolare interesse sono i termostati della serie Integral XT<\/a><\/strong> che offrono la possibilit\u00e0 di selezionare la velocit\u00e0 di riscaldamento e di raffreddamento secondo le necessit\u00e0 specifiche.<\/p>\n\n\n\n

Le unit\u00e0 Integral XT<\/strong> operano secondo il principio cold oil blanket<\/em> <\/strong>a circuito chiuso che assicura numerosi vantaggi per l\u2018utilizzatore, tra i quali la riduzione della condensazione dell\u2019umidit\u00e0 dell\u2019aria alle basse temperature e l\u2019eliminazione dei cattivi odori alle alte temperature, assicurando al contempo una estesa durata dei fluidi di termoregolazione.<\/p>\n\n\n\n

Un\naltro aspetto fondamentale di questi sistemi \u00e8 la regolazione della pompa su\notto livelli che garantisce la massima accuratezza nella regolazione del flusso\ne della pressione in funzione dell\u2019applicazione. <\/p>\n","protected":false},"excerpt":{"rendered":"

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