Sự khác biệt giữa lò phản ứng sinh học và lò phản ứng hóa học là gì
Nov 03, 2023
Để lại lời nhắn
Sự khác biệt chính giữa lò phản ứng hóa học và lò phản ứng sinh học nằm ở thiết kế và cách sử dụng.
Lò phản ứng hóa học là thiết bị dùng để tiến hành các phản ứng hóa học. Nó thường bao gồm một thùng chứa chất phản ứng, chất xúc tác và môi trường. Mục đích chính của lò phản ứng hóa học là thu được các sản phẩm cần thiết thông qua các phản ứng hóa học trong những điều kiện nhất định. Lò phản ứng sinh học là một thiết bị được sử dụng để tiến hành các phản ứng hoặc quá trình sinh học. Nó thường được thiết kế để cung cấp các điều kiện và môi trường tăng trưởng phù hợp để hỗ trợ sự phát triển và sinh sản của vi sinh vật hoặc tế bào. Mục đích chính của lò phản ứng sinh học là tạo ra các sản phẩm cần thiết, chẳng hạn như protein, chất chuyển hóa tế bào hoặc các chất sinh học khác, thông qua các quá trình sinh học. Do đó, sự khác biệt chính giữa lò phản ứng hóa học và lò phản ứng sinh học nằm ở thiết kế và cách sử dụng. Lò phản ứng hóa học chủ yếu được sử dụng cho các phản ứng hóa học, trong khi lò phản ứng sinh học chủ yếu được sử dụng để hỗ trợ các quá trình sinh học.
https://www.achievechem.com/chemical-equipment/stainless-steel-reactor.html
Đặc điểm thiết kế của lò phản ứng hóa học chủ yếu bao gồm các điểm sau:
1. Đảm bảo rằngcác phân tử của chất phản ứng có thời gian lưu trú bằng nhau trong thiết bị phản ứng, sao cho nồng độ và tốc độ phản ứng hóa học của chất phản ứng tại bất kỳ điểm nào trong lò phản ứng không thay đổi theo thời gian, chỉ thay đổi theo chiều dài của ống.
2. Lò phản ứng có đặc điểmthể tích nhỏ, diện tích bề mặt riêng lớnvà diện tích truyền nhiệt lớn trên một đơn vị thể tích, khiến chúng đặc biệt thích hợp cho các phản ứng có hiệu ứng nhiệt lớn.
3. Do tốc độ phản ứng nhanh và tốc độ dòng chảy của chất phản ứng trong lò phản ứng nên công suất sản xuất cao.
4. Lò phản ứng phù hợp cho sản xuất hóa chất quy mô lớn và liên tục.
Ngoài ra, việc thiết kế lò phản ứng hóa học cũng cần xem xét các yếu tố như áp suất vận hành, nhiệt độ, tốc độ dòng nguyên liệu và tốc độ phản ứng cũng như việc sử dụng chất xúc tác. Các loại lò phản ứng hóa học khác nhau, chẳng hạn như lò phản ứng ấm đun nước, lò phản ứng ống, lò phản ứng tháp, lò phản ứng tầng cố định và lò phản ứng tầng sôi, mỗi loại đều có đặc điểm và khả năng ứng dụng riêng.
Có nhiều loại lò phản ứng hóa học và sau đây là một số lò phản ứng hóa học phổ biến:
1. Lò phản ứng ấm đun nước: Lò phản ứng ấm đun nước hay còn gọi là lò phản ứng bể hoặc lò phản ứng nồi, là loại lò phản ứng có cấu trúc tương đối đơn giản và được ứng dụng rộng rãi trong số các lò phản ứng khác nhau. Nó có thể được sử dụng cho các phản ứng đồng nhất hoặc cho các phản ứng không đồng nhất chủ yếu ở pha lỏng. Chẳng hạn như pha lỏng không đồng nhất, pha lỏng-rắn, pha khí-lỏng, pha rắn khí-lỏng, v.v. Cấu trúc của lò phản ứng ấm đun nước chủ yếu bao gồm bốn phần: vỏ, thiết bị khuấy, phốt trục và bộ tản nhiệt. thiết bị trao đổi.
2. Lò phản ứng hình ống: Trong sản xuất hóa chất, một lò phản ứng hình ống hoạt động liên tục với tỷ lệ khung hình lớn có thể được coi là gần đúng như một lò phản ứng dòng dịch chuyển lý tưởng (PFR). Nó phù hợp cho cả phản ứng ở pha lỏng và phản ứng ở pha khí. Do có khả năng chịu được áp suất cao nên PFR đặc biệt thích hợp cho các phản ứng có áp suất. Nó có ưu điểm là thể tích nhỏ, diện tích bề mặt riêng lớn, ít trộn ngược, thay đổi liên tục các thông số phản ứng và dễ kiểm soát. Tuy nhiên, để phản ứng chậm cần có đường ống dài và độ chênh áp lớn.
3. Lò phản ứng dòng piston: Đặc điểm của lò phản ứng này là giả định rằng không có sự trộn lẫn ngược (trộn ngược) giữa các vật liệu đi vào lò phản ứng ở các thời điểm khác nhau. Chất phản ứng chảy dọc theo chiều dài của ống và thời gian phản ứng là hàm số của chiều dài ống. Nồng độ của nó thay đổi theo hướng dòng chảy từ mặt cắt này sang mặt cắt khác.
Ngoài ra, còn có các loại lò phản ứng hóa học khác nhau như lò phản ứng ống song song nhiều ống và lò phản ứng ống chữ U.
Đặc điểm thiết kế của lò phản ứng sinh học chủ yếu bao gồm các điểm sau:
1. Thích hợp trồng trọt quy mô lớn: Lò phản ứng sinh học có thể tích và diện tích bề mặt lớn, có thể cung cấp đủ không gian cho sự phát triển của tế bào và thích hợp cho canh tác quy mô lớn.
2. Trộn đều: Hiệu ứng trộn trong lò phản ứng sinh học tốt, có thể đảm bảo sự phân bố đồng đều của các tế bào trong môi trường nuôi cấy, có lợi cho sự phát triển và trao đổi chất của tế bào.
3. Duy trì điều kiện môi trường thích hợp: Lò phản ứng sinh học thường được trang bị các thiết bị kiểm soát như nhiệt độ, độ pH và oxy hòa tan, có thể duy trì các điều kiện môi trường thích hợp và tạo điều kiện thuận lợi cho sự phát triển và trao đổi chất của tế bào.
4. Vận hành dễ dàng: Hoạt động của lò phản ứng sinh học tương đối đơn giản, cho phép thực hiện các thao tác thuận tiện như nạp, xả, khuấy và kiểm soát nhiệt độ.
5. Thích ứng với nhiều loại tế bào: Lò phản ứng sinh học phù hợp với nhiều loại tế bào khác nhau, chẳng hạn như vi khuẩn, nấm men, tế bào động vật, v.v. và có thể được thiết kế theo nhu cầu của các loại tế bào khác nhau.
6. Đảm bảo chất lượng của các chất chuyển hóa tế bào: Lò phản ứng sinh học có thể cung cấp các điều kiện môi trường phù hợp để đảm bảo chất lượng ổn định và tuân thủ của các chất chuyển hóa tế bào.
7. Tránh ô nhiễm: Thiết kế lò phản ứng sinh học có các biện pháp tránh ô nhiễm, chẳng hạn như thiết bị bịt kín, bộ lọc, v.v., có thể tránh tác động của ô nhiễm bên ngoài đến nuôi cấy tế bào một cách hiệu quả.
Các loại lò phản ứng sinh học khác nhau cũng có đặc điểm thiết kế độc đáo, chẳng hạn như lò phản ứng sinh học bể khuấy có ưu điểm như độ trộn cao, khả năng thích ứng rộng, phù hợp cho canh tác quy mô lớn; Lò phản ứng sinh học airlift, khuấy trộn môi trường nuôi cấy thông qua lưu thông không khí, có những ưu điểm như hiệu suất truyền oxy cao và vận hành dễ dàng, phù hợp cho việc nuôi cấy tế bào thực vật quy mô lớn; Lò phản ứng sinh học tế bào cố định áp dụng công nghệ cố định, có thể cải thiện tính ổn định của tế bào và hiệu quả nuôi cấy liên tục; Lò phản ứng sinh học ánh sáng thích hợp cho việc nuôi cấy tế bào thực vật bằng cách thiết lập hệ thống ánh sáng.
Các lò phản ứng sinh học thông thường:
1. Lò phản ứng sinh học khuấy: Loại lò phản ứng này có ưu điểm là mức độ trộn cao, khả năng thích ứng rộng, dễ dàng kiểm soát nhiệt độ, pH, oxy hòa tan và nồng độ chất dinh dưỡng bên trong lò phản ứng nên được sử dụng rộng rãi trong canh tác quy mô lớn.
2. Lò phản ứng sinh học hàng không: Bằng cách khuấy môi trường nuôi cấy thông qua lưu thông không khí, nó có hiệu suất truyền oxy cao, cấu trúc và vận hành lò phản ứng tương đối đơn giản, phù hợp cho việc nuôi cấy tế bào thực vật quy mô lớn.
3. Lò phản ứng sinh học tế bào cố định: được chia thành lò phản ứng sinh học tầng đóng gói và lò phản ứng sinh học tầng sôi. Lò phản ứng sinh học dạng giường đóng gói thường dễ bị vỡ và tắc nghẽn do sự nén giữa các hạt. Trong lò phản ứng sinh học tầng sôi, năng lượng của chất lỏng được sử dụng để giữ các hạt hỗ trợ ở trạng thái lơ lửng, mang lại hiệu quả trộn tốt. Tuy nhiên, lực cắt của chất lỏng và sự va chạm của các hạt thường gây ra tổn thương hạt và dòng tế bào.
4. Lò phản ứng sinh học nhẹ: Hệ thống ánh sáng được lắp đặt phía trên lò phản ứng sinh học khuấy hoặc vận chuyển bằng đường hàng không, thích hợp cho việc nuôi cấy tế bào thực vật.
5. Lò phản ứng sinh học trống: Nó có ưu điểm là hệ thống huyền phù đồng nhất, môi trường biến dạng thấp, hiệu quả cung cấp oxy cao và ngăn chặn sự bám dính của thành tế bào, phù hợp cho việc nuôi cấy tế bào lơ lửng thực vật mật độ cao.
Tóm tắt:
Sự khác biệt chính giữa lò phản ứng hóa học và lò phản ứng sinh học nằm ở thiết kế và cách sử dụng. Lò phản ứng hóa học chủ yếu được sử dụng cho các phản ứng hóa học, trong khi lò phản ứng sinh học chủ yếu được sử dụng để hỗ trợ các quá trình sinh học. Lò phản ứng hóa học thường cần phản ứng trong điều kiện nhiệt độ và áp suất cao, trong khi lò phản ứng sinh học thường phản ứng ở nhiệt độ và áp suất phòng. Ngoài ra, tốc độ phản ứng của lò phản ứng hóa học nhanh hơn, trong khi tốc độ phản ứng của lò phản ứng sinh học lại chậm hơn. Nồng độ sản phẩm trong lò phản ứng hóa học thường cao, trong khi nồng độ sản phẩm trong lò phản ứng sinh học tương đối thấp. Độ chọn lọc của lò phản ứng hóa học thấp, trong khi độ chọn lọc của lò phản ứng sinh học cao.