REACTORS QUÍMICS

REACTOR TUBULAR o REACTOR DE FLUX EN PISTÓ (RFP, plug flow reactor)

En general és qualsevol reactor d’operació contínua, amb moviment constant d’un o tots els reactius en una direcció espacial seleccionada, i en el qual no es fa cap intent per induir al barrejat.

Funciona en continu i la velocitat de reacció depèn de la posició dins del reactor. També es sol conèixer com a reactor tubular. Te forma de tubs, els reactius entren per un extrem i surten per l’altre.

En aquest el front de reacció progressa seguint la longitud del reactor com un pistó o èmbol, fet que condiciona la no existència de mescla en la direcció del desplaçament.

Hi ha mescla lateral però en canvi no hi ha mescla en la trajectòria del flux (no hi ha mescla entre elements de volum diferents). El temps de residència del reactor ha de ser igual per a tots els elements del fluid. S’ha de tenir en compte que la composició és variable per a un element de volum que es desplaça pel reactor, i la composició és constant en un punt determinat del reactor.

Reactor Flux en pistó (Font: Wikimedia Commons)

Aquest tipus de reactor es crea, en general, com una necessitat per a poder treballar en processos en els quals la reacció té lloc a alta pressió. Si aquesta pressió ha de ser suportada en reactors de gran volum, llavors el gruix que haurien de tenir les parets del mateix difícilment es podria aconseguir, a més de lo costós que resultaria aquest aparell. Però si en lloc d’utilitzar un gran reactor, es supleix per molts tubs de reacció, aquests tenen una gran lleugeresa de pes, es facilita molt la construcció i, en definitiva, s’abarateix el preu del reactor, ja que es tindrà que utilitzar menys quantitat de material per a la construcció, i el transport, instal·lació, etc., del mateix seran més senzills, així com els seus fonaments no farà falta que siguin tant forts (recordem que els fonaments són molt cars i que un estalvi en el tipus de fonaments, poden resultar molts diners estalviats).

Un dels avantatges del reactor tubular és que en el cas d’utilitzar catalitzadors en la reacció, serà molt més fàcil d’omplir pel catalitzador, distribuir-lo millor i, la facilitat per a la mesura de la pèrdua de pressió que té cada tub, ja que així s’aconseguirà el màxim aprofitament del poder del catalitzador quan la pèrdua de pressió sigui igual per a tots els tubs. Si el reactor fora simplement un gran tub, es correria el risc de què a través de la massa del catalitzador es formessin camins de pas de les substàncies reaccionants (camins preferencials) i llavors no s’aconseguiria el resultat desitjat.

En aquest tipus de reactors fraccionant els tubs per zones, es poden establir parts en les quals es treballi a diferents condicions, com pot ser canvi de temperatures, diferent velocitat, diferent concentració, addició d’altres substàncies, etc.

Bioreactor tubular (Font: Wikimedia Commons)

Tipus de reactors químics

Hi ha molts tipus de reactors químics, i cada un respon a les necessitats d’una situació en particular, entre els tipus més importants, més coneguts i més utilitzats a la indústria.

Poden treballar en continu o discontinu.

REACTOR DISCONTINU. És aquell en on no entra ni surt material durant la reacció, sinó mes bé, a l'inici del procés s’introdueixen els materials, es porta a les condicions de pressió i temperatura requerides, i es deixa reaccionar per un temps preestablert, després es descarreguen els productes de la reacció i els reactants no convertits. També és conegut com a reactor tipus Batch.

Per les característiques de funcionament del RDTA, aquest SEMPRE funcionarà en estat NO estacionari, donat que a mesura que passa el temps la reacció va avançant. tot i així, la composició en qualsevol punt del reactor és la mateixa per a un temps fixat.

La composició a l’interior del reactor varien amb el temps (encara que sigui uniforme en tot el volum de reacció). Va molt be per a produccions petites. Si es donen a terme diferents reaccions s’haurà de tenir molt de compte amb la neteja. Necessita més vigilància per part dels operaris així com una major manipulació.

REACTOR CONTINU. Mentre té lloc la reacció química a l’interior del reactor, aquest s’alimenta constantment de material reactant, i també es retira ininterrompudament els productes de la reacció. Un reactor continu és aquell que opera contínuament, en el qual entren i surten corrents sense interrupció, és a dir, no existeixen etapes de parada, càrrega o descàrrega.

La composició en qualsevol punt no varia amb el temps. És ideal per a grans quantitats, només per a reaccions amb velocitat de reacció alta. Permet un gran control de la qualitat del producte. És un tipus de reactor molt utilitzat en la indústria petroquímica.

Al següent enllaç trobaras una breu descripció de diferents tipus de reactors químics.

Tipus de reactors químics

Els reactors químics

A fi de definir el que és un reactor, es podria dir que: “un reactor és qualsevol part de l’espai on la matèria circula, es bescanvia i es transforma”. Aquesta és una definició poc concreta. De manera que es pot dir que “ un reactor és un aparell on tenen lloc les reaccions, principalment per a produccions industrials”.

Reactors químics

El bon funcionament d’un reactor és molt important des del punt de vista del rendiment de l’operació, i, per tant des del punt de vista econòmic. De manera que les operacions físiques (tant les posteriors com les anteriors al reactor) estan molt influenciades per les petites millores del reactor. Així, i sobre tot des d’un punt de vista econòmic, no s’ha de pensar en el cost del reactor sinó en les repercussions que aquest té en tot el procés, d’aquí que al reactor se l’anomeni “el nucli del procés”.

Els reactors químics tenen com funcions principals:

Assegurar el tipus de contacte o manera de fluir dels reactants a l’interior del tanc, per a aconseguir una mescla desitjada amb els materials reactants.

Proporcionar el temps suficient de contacte entre les substancies i amb el catalitzador, per a aconseguir l’extensió desitjada de la reacció.
Permetre condicions de pressió, temperatura y composició de manera que la reacció tingui lloc en el grau i a la velocitat desitjada, atenent als aspectes termodinàmics i cinètics de la reacció.