Reaktor chemiczny – zbiornik lub urządzenie do prowadzenia reakcji chemicznych, w których mogą brać udział gazy, ciecze i ciała stałe. Reaktor chemiczny jest wykonany z tworzywa odpornego na korozję.
Istnieje duża różnorodność rozwiązań konstrukcyjnych reaktorów chemicznych, co wynika przede wszystkim z wielkiej różnorodności procesów chemicznych.
Podział reaktorów Ze względu na konstrukcję
zbiornikowe – reaktory w formie zbiornika, najczęściej z mieszadłem rurowe – reaktory w formie pojedynczego przewodu hydraulicznego; reaktory rurowe o konstrukcji pionowej często zwie się reaktorami wieżowymi lub kolumnami wielorurowe – zbudowane są w formie pęku przewodów specjalne – o innej, specyficznej konstrukcji, np. reaktory w formie płyty po której spływa film cieczy, stosowane do procesów fotokatalitycznych
Ze względu na fazy
homogeniczne – występuje jednorodna faza płynna heterogeniczne – występuje wiele faz, płynnych i/lub stałych (np. reaktory barbotażowe, reaktory kontaktowe)
Ze względu na wypełnienie
bez wypełnienia ze złożem stacjonarnym – wypełnienie w formie złoża nieruchomego, inertnego bądź katalitycznego ze złożem ruchomym – elementy wypełnienia są unoszone przez strugę płynu i cyrkulują w objętości aparatu (np. reaktory ze złożem fluidalnym lub ze złożem fontannowym)
Ze względu na typ obliczeń reaktorów ze złożem Reaktor różniczkowy – w którym grubość złoża katalizatora ogranicza się do minimalnej warstewki, w obliczeniach zakłada się brak gradientu stężenia, długości oraz temperatury – reaktor głównie do użytku laboratoryjnego. Reaktor całkowy – reaktor zbliżony właściwościami do reaktorów przemysłowych, z grubą warstwą złoża – w tym przypadku występuje problem obliczeniowy związany z rozkładem temperatury i stężenia w obrębie złoża.
Ze względu na sposób ich pracy
Najbardziej dogodny dla celów projektowych jest podział ze względu na sposób ich pracy. Reaktor okresowy – wymiana produktów i reagentów jest prowadzona cyklicznie. Reaktor półprzepływowy – reagenty i produkty wprowadza lub wyprowadza się pojedynczo. Reaktor przepływowy – o ciągłym trybie pracy, pracujący w warunkach ustalonych (stężenie w danym miejscu reaktora w czasie nie ulega zmianie) – substraty wprowadzane są do reaktora w sposób ciągły, reakcja przebiega w każdym momencie, a produkty odbierane są w innym miejscu reaktora – wszystkie etapy dzieją się równocześnie. Reaktor zamknięty – o okresowym trybie pracy, pracujący w warunkach nieustalonych (stężenie w danym miejscu reaktora zmienia się w czasie), wyróżnia się tu trzy etapy pracy reaktora – załadunek substratów, reakcja, wyładunek produktu, wszystkie występują w różnym czasie.
Ze względu na doprowadzanie ciepła Reaktor ogrzewany – reaktor jest ciągle ogrzewany z zewnątrz. Reaktor chłodzony – reaktor jest ciągle chłodzony z zewnątrz. Reaktor adiabatyczny – reaktor jest odizolowany cieplnie od otoczenia, a zmiany temperatury zależą od efektu energetycznego reakcji.
Ze względu na temperaturę wewnątrz Reaktor izotermiczny – panuje stała temperatura wewnątrz reaktora. Reaktor nieizotemiczny – temperatura wewnątrz reaktora ciągle się zmienia.
Ze względu na strukturę przepływu
Reaktor z idealnym wymieszaniem – wartości zmiennych stanu nie zależą od położenia w reaktorze, jest to najczęstsze założenie dla reaktorów zbiornikowych. Takie urządzenia z punktu widzenia modelowania matematycznego są obiektami o zmiennych skupionych. Reaktor o przepływie tłokowym – wartości zmiennych stanu zależą od położenia w reaktorze i nie występuje przemieszanie wsteczne (wzdłuż osi aparatu), za to doskonałe jest przemieszanie w przekroju poprzecznym aparatu. Jest to częste założenie dla reaktorów rurowych o dużej burzliwości przepływu. Są to obiekty o zmiennych rozłożonych (jednowymiarowe). Reaktor o przepływie dyspersyjnym – wartości zmiennych stanu zależą od położenia w reaktorze i występuje w nich co najmniej jeden z typów dyspersji: dyspersja wzdłużna (zachodzi mieszanie po osi aparatu) lub też dyspersja radialna (występuje rozkład stężeń lub temperatury po współrzędnej przekroju poprzecznego aparatu). Są to obiekty o zmiennych rozłożonych (zazwyczaj jedno- lub dwuwymiarowe). Jest to przypadek pośredni pomiędzy przepływem tłokowym a idealnym wymieszaniem.
Przykłady reaktorów chemicznych reaktor kontaktowy mieszalnik autoklaw reaktor próżniowy reaktor rurowy reaktor zbiornikowy reaktor fluidalny aparat kontaktowy
Zobacz też
Kataliza Katalizator Fluidyzacja
Bibliografia Red. Małgorzata Wiśniewska, Encyklopedia dla wszystkich Chemia, Wydawnictwo Naukowe i Techniczne Warszawa, str. 322 B. Tabiś, Zasady inżynierii reaktorów chemicznych, Wydawnictwa Naukowo-Techniczne, Warszawa 2002
Kategoria:Aparatura chemiczna