Каква е разликата между биореактор и химически реактор
Nov 03, 2023
Остави съобщение
Основната разлика между химическите реактори и биореакторите е в техния дизайн и употреба.
Химическият реактор е устройство, използвано за провеждане на химични реакции. Обикновено се състои от контейнер, който съдържа реагенти, катализатори и среди. Основната цел на химическия реактор е да се получат необходимите продукти чрез химични реакции при определени условия. Биореакторът е устройство, използвано за провеждане на биологични реакции или процеси. Обикновено е предназначен да осигури подходящи условия за растеж и среда за подпомагане на растежа и възпроизводството на микроорганизми или клетки. Основната цел на биореактора е да произвежда необходимите продукти, като протеини, клетъчни метаболити или други биологични вещества, чрез биологични процеси. Следователно основната разлика между химическите реактори и биореакторите се крие в техния дизайн и употреба. Химическите реактори се използват главно за химични реакции, докато биореакторите се използват главно за поддържане на биологични процеси.
https://www.achievechem.com/chemical-equipment/stainless-steel-reactor.html
Проектните характеристики на химическите реактори включват главно следните точки:
1. Уверете се, чемолекулите на реагента имат еднакво време на престой в реактора, така че концентрацията и скоростта на химичната реакция на реагента във всяка точка на реактора не се променят с времето, а само с дължината на тръбата.
2. Реакторите имат характеристиките намалък обем, голяма специфична повърхност, и голяма топлопреносна площ на единица обем, което ги прави особено подходящи за реакции с големи топлинни ефекти.
3. Благодарение на бързата скорост на реакцията и скоростта на потока на реагентите в реактора, неговият производствен капацитет е висок.
4. Реакторите са подходящи за широкомащабно и непрекъснато химическо производство.
В допълнение, дизайнът на химическите реактори също трябва да вземе предвид фактори като работно налягане, температура, скорост на потока на материала и скорост на реакцията, както и използването на катализатори. Различните типове химически реактори, като котлови реактори, тръбни реактори, кулови реактори, реактори с неподвижен слой и реактори с кипящ слой, всеки има свои собствени характеристики и приложимост.
Има много видове химически реактори и следните са няколко често срещани химически реактора:
1. Котел реактор: Котловият реактор, известен също като резервоар или съдов реактор, е тип реактор със сравнително проста структура и широко приложение сред различни реактори. Може да се използва за хомогенни реакции или за хетерогенни реакции главно в течна фаза. Като хетерогенна течна фаза, течно-твърда фаза, газ-течна фаза, газ-течна твърда фаза и т.н. Структурата на котел реактор се състои главно от четири части: обвивка, устройство за разбъркване, уплътнение на вала и топлина обменно устройство.
2. Тръбен реактор: В химическото производство непрекъснато работещ тръбен реактор с голямо аспектно съотношение може да се приближи като реактор с идеален изместващ поток (PFR). Подходящ е както за реакции в течна фаза, така и за реакции в газова фаза. Поради способността си да издържа на високи налягания, PFR е особено подходящ за реакции под налягане. Той има предимствата на малък обем, голяма специфична повърхност, по-малко обратно смесване, непрекъснати промени в параметрите на реакцията и лесен контрол. Въпреки това, за бавни реакции има нужда от дълги тръби и голям спад на налягането.
3. Бутален проточен реактор: Характеристиката на този реактор е да се приеме, че няма обратно смесване (обратно смесване) между материалите, влизащи в реактора по различно време. Реагентът тече по дължината на тръбата, а времето за реакция е функция на дължината на тръбата. Неговата концентрация се променя с посоката на потока от едно напречно сечение към друго.
Освен това има различни видове химически реактори, като паралелнотръбни многотръбни реактори и U-тръбни реактори.
Проектните характеристики на биореакторите включват главно следните точки:
1. Подходящ за мащабно отглеждане: Биореакторите имат голям обем и повърхност, които могат да осигурят достатъчно пространство за клетъчен растеж и са подходящи за широкомащабно култивиране.
2. Равномерно смесване: Ефектът на смесване в биореактора е добър, което може да осигури равномерно разпределение на клетките в културалната среда, което е благоприятно за клетъчния растеж и метаболизма.
3. Поддържайте подходящи условия на околната среда: Биореакторите обикновено са оборудвани с контролни устройства като температура, pH и разтворен кислород, които могат да поддържат подходящи условия на околната среда и да улеснят клетъчния растеж и метаболизма.
4. Лесна работа: Работата на биореактора е относително проста, позволявайки удобни операции като захранване, изпразване, разбъркване и контрол на температурата.
5. Адаптирайте се към множество типове клетки: Биореакторите са подходящи за различни видове клетки, като бактерии, дрожди, животински клетки и т.н., и могат да бъдат проектирани според нуждите на различни видове клетки.
6. Осигурете качеството на клетъчните метаболити: Биореакторът може да осигури подходящи условия на околната среда, за да осигури стабилно и съответстващо качество на клетъчните метаболити.
7. Избягване на замърсяване: Конструкцията на биореактора има мерки за избягване на замърсяване, като запечатващи устройства, филтри и т.н., които могат ефективно да избегнат въздействието на външното замърсяване върху клетъчната култура.
Различните видове биореактори също имат своите уникални конструктивни характеристики, като биореактори с резервоари с разбъркване, които имат предимства като висока степен на смесване и широка адаптивност и са подходящи за широкомащабно култивиране; Въздушният биореактор, който разбърква културалната среда чрез циркулация на въздуха, има предимства като висока ефективност на пренос на кислород и лесна работа, което го прави подходящ за широкомащабно култивиране на растителни клетки; Имобилизираният клетъчен биореактор използва технология за имобилизиране, която може да подобри стабилността на клетките и ефективността на непрекъснатата култура; Светлинният биореактор е подходящ за култивиране на растителни клетки чрез създаване на светлинна система.
Често срещани биореактори:
1. Биореактор с разбъркване: Този тип реактор има предимствата на висока степен на смесване, широка адаптивност и лесен контрол на температурата, pH, разтворения кислород и концентрацията на хранителни вещества вътре в реактора, което го прави широко използван в широкомащабно култивиране.
2. Въздушен биореактор: Чрез разбъркване на културалната среда чрез циркулация на въздуха, тя има висока ефективност на пренос на кислород, сравнително проста структура и работа на реактора и е подходяща за широкомащабно култивиране на растителни клетки.
3. Имобилизирани клетъчни биореактори: разделени на биореактори с напълнен слой и биореактори с кипящ слой. Биореакторът с уплътнен слой често е предразположен към счупване и запушване на частици поради компресията между частиците. В биореактор с кипящ слой енергията на флуида се използва за поддържане на поддържащите частици в суспендирано състояние, което води до добър ефект на смесване. Въпреки това силата на срязване на течността и сблъсъкът на частици често причиняват увреждане на частиците и изтичане на клетки.
4. Лек биореактор: Светлинна система е инсталирана върху биореактор с разбъркване или въздушен транспорт, който е подходящ за култивиране на растителни клетки.
5. Барабанен биореактор: Има предимствата на еднаква суспензионна система, среда с ниско срязване, висока ефективност на доставяне на кислород и предотвратяване на адхезията на клетъчната стена, което го прави подходящ за култивиране на растителни суспендирани клетки с висока плътност.
Обобщаване:
Основната разлика между химическите реактори и биореакторите е в техния дизайн и употреба. Химическите реактори се използват главно за химични реакции, докато биореакторите се използват главно за поддържане на биологични процеси. Химическите реактори обикновено трябва да реагират при условия на висока температура и налягане, докато биореакторите обикновено реагират при стайна температура и налягане. Освен това скоростта на реакцията на химическите реактори е по-бърза, докато скоростта на реакцията на биореакторите е по-бавна. Концентрацията на продуктите в химическите реактори обикновено е висока, докато концентрацията на продуктите в биореакторите е сравнително ниска. Селективността на химическите реактори е ниска, докато селективността на биореакторите е висока.