Reator químico.

Um reator químico é um volume fechado no qual  ocorre uma  reação química . Na  engenharia química , geralmente é entendido como um vaso de processo usado para realizar uma reação química, que é uma das operações clássicas da  unidade  na análise de processos químicos. 

O projeto de um reator químico lida com vários aspectos da  engenharia química . Os engenheiros químicos projetam reatores para maximizar  o valor presente líquido  para a reação em questão. Os projetistas garantem que a reação prossiga com a mais alta eficiência em relação ao produto de saída desejado, produzindo o maior  rendimento  do produto e exigindo a menor quantidade de dinheiro para comprar e operar. 

Normal as despesas operacionais  incluem entrada de energia, remoção de energia,   custos de matéria-prima , mão-de-obra etc. As mudanças de energia podem ocorrer na forma de aquecimento ou resfriamento, bombeamento para aumentar a pressão, perda de pressão por atrito ou agitação.

A engenharia de reação química  é o ramo da engenharia química que lida com reatores químicos e seu design, especialmente pela aplicação de  cinética química  a sistemas industriais.

Os tipos básicos mais comuns de reatores químicos são tanques (onde os reagentes se misturam em todo o volume) e canos ou tubos (para  reatores de fluxo laminar  e  reatores de fluxo plug ). Ambos os tipos podem ser usados ​​como reatores contínuos ou reatores de batelada e podem acomodar um ou mais sólidos ( reagentes ,  catalisadores ou materiais inertes), mas os reagentes e produtos são tipicamente fluidos (líquidos ou gases). 

Os reatores em  processos contínuos  são normalmente executados em  estado estacionário , enquanto os reatores em processos em  lote  são necessariamente operados em um  estado transitório. Quando um reator é colocado em operação, pela primeira vez ou após um desligamento, ele está em um estado transitório e as principais  variáveis ​​do processo mudam com o tempo.

Existem três modelos idealizados usados ​​para estimar as variáveis ​​de processo mais importantes de diferentes reatores químicos:

Modelo de reator em lote

Modelo de reator de tanque agitado contínuo  (CSTR)

Modelo de reator de fluxo plug  (PFR).

Muitos reatores do mundo real podem ser modelados como uma combinação desses tipos básicos.

As principais variáveis ​​do processo incluem:

Tempo de residência  (T)

Volume (V)

Temperatura (T)

Pressão (P)

Concentrações de espécies químicas (C1, C2, C3, … Cn)

Coeficientes de transferência de calor (h, U)

Um reator tubular pode frequentemente ser um  leito compactado . Nesse caso, o tubo ou canal contém partículas ou péletes, geralmente um catalisador sólido  . Os reagentes, na fase líquida ou gasosa, são bombeados através do leito do catalisador. Um reator químico também pode ser um  leito fluidizado .

As reações químicas que ocorrem em um reator podem ser  exotérmicas , ou seja, liberando calor ou endotérmicas , ou  seja, absorvendo calor. Um reator de tanque pode ter uma camisa de resfriamento ou aquecimento ou bobinas (tubos) de resfriamento ou aquecimento enroladas na parte externa da parede do vaso para resfriar ou aquecer o conteúdo, enquanto os reatores tubulares podem ser projetados como  trocadores de calor  se a reação for fortemente  exotérmica , ou como  fornos  se a reação for fortemente  endotérmica .