Reattore chimico
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Nell'ingegneria chimica, un reattore chimico è un contenitore progettato per farvi avvenire una reazione chimica.
Esistono diverse tipologie di reattore chimico, in funzione della reazione da svolgervi e della natura chimica e delle sostanze coinvolte, nonché dalla modalità di conduzione della reazione: continua o discontinua (a lotti o batch).
La progettazione di un reattore chimico tiene conto di numerosi aspetti chimici ed ingegneristici. Deve garantire che la reazione abbia luogo con la migiore resa e con la minore spesa possibile. Deve inoltre essere presa in considerazione la pericolosità della reazione e la tossicità di reagenti e prodotti coinvolti.
Tra i normali costi di un reattore rientrano quelli per l'acquisto delle materie prime, per l'energia da fornire (ad esempio come agitazione o riscaldamento), per l'energia da rimuovere (qualora sia necessario raffreddare la reazione) nonché quelli del lavoro umano legato alla conduzione della reazione.
In un reattore chimico è necessario che vengano assicurate
- la miscelazione dei reagenti
- condizioni termiche ottimali
La miscelazione dei reagenti può essere ottenuta tramite l'utilizzo di miscelatori statici o turbine. Le condizioni termiche ottimali (temperatura, pressione) possono essere mantenute mediante l'uso di scambiatori di calore, condensatori, compressori etc...
I processi chimici e quindi i reattori sono divisibili in due famiglie:
- Processi Continui: ogni unità che compone l'impianto chimico, quindi anche il reattore (che può essere di tipo CSTR, PFR o PBR), opera 24 ore al giorno, 7 giorni su 7, a condizioni praticamente sempre costanti. Normalmente si effettuano fermate dell'impianto solo per operazioni di manutenzione e solo ogni due o più anni.
- Processi Discontinui: Nei processi discontinui alcune unità, normalmente i reattori batch, operano secondo dei cicli tipo carico-reazione-svuotamento.
I reattori chimici ideali sono:
- Batch: Reattore discontinuo a tank;
- Semibatch: Reattore discontinuo a tank;
- CSTR : Reattore continuo a tank a miscelazione totale;
- PFR : Reattore continuo a tubo;
- LFR : Reattore continuo a moto laminare;
- PBR : Reattore continuo a letto impaccato.
