Putkivirtausreaktori

Putkivirtausreaktori eli putkireaktori tai tulppavirtausreaktori (PFR) on malli ideaalisesta reaktorista. Putkivirtausreaktorimallia voidaan käyttää ennustamaan aineiden käyttäytymistä reaktorissa ja reaktorin mitoitukseen.

Oletukset
Putkivirtausreaktorimallissa oletetaan, että reaktoriin syötetty fluidi virtaa tulppamaisena. Reagenssit reagoivat ja sekoittuvat ainoastaan samanaikaisesti syötettyjen reagenssien kanssa. Virtaus on täydellisesti sekoittunut radiaalisesti, mutta ei aksiaalisesti. Näin ollen virtauksessa ei radiaalisesti ole eroa konsentraatioissa eikä reaktionopeudessa. Lähtöaineet reagoivat jatkuvasti virratessa putkimaista reaktoria eteenpäin, jolloin konsentraatioprofiili muuttuu reaktorissa. Tällöin kaikilla reaktoriin syötetyllä materiaalilla on sama viipymäaika reaktorissa, jota merkitään kirjaimella τ. Ideaalisessa putkivirtausreaktorissa reaktion edistymisaste ei riipu reaktorin muodosta, vaan ainoastaan sen tilavuudesta.

Sovelluksia teollisuudessa
Putkivirtausreaktorimallia voidaan soveltaa teollisuudessa putkimaisille reaktoreille, joita käytetään tyypillisesti neste- tai kaasufaasissa tapahtuville reaktioille. Reaktori voi olla myös niin kutsuttu pakattu peti-tyyppinen eli täytetty katalyytillä. Jotta malli toimisi riittävän hyvin on reaktorin pituuden oltava riittävän suuri verrattuna reaktorin halkaisijaan, vähintään 20-kertainen, kun virtaus reaktorissa on turbulentti ja vähintään 200-kertainen, jos virtaus on laminaari. Putkimaisen reaktorin ongelma on vaikea lämmönsäätely, jolloin lämpötila reaktorissa ei välttämättä ole sama joka kohdassa virtausta.

Katso myös
Panosreaktori
Sekoitussäiliöreaktori

Lähteet

Kemialliset reaktorit