¿Cuáles son los diseños del reactor químico de vidrio?

Los reactores químicos se consideran el corazón de todos los procesos químicos. Un recipiente de reactor químico es un volumen cerrado que permite que se produzca una reacción química. Tiene un diseño que se ocupa de muchos aspectos de la ingeniería química, como la evaporación, la mezcla, el calentamiento y la refrigeración del condensado. Con un reactor químico de vidrio, se pueden controlar condiciones como la presión y la temperatura para crear un entorno ideal para una reacción química.

Los ingenieros químicos diseñan los reactores químicos de forma que se maximice el valor actual neto de una reacción determinada. Se aseguran de que la reacción avance con la máxima eficacia hacia el producto deseado, con el mayor rendimiento y, al mismo tiempo, con la menor cantidad de dinero para comprar y operar.

¿Cuáles son los diseños de Reactor químico de vidrio?
diseño de reactores químicos
El diseño de un reactor químico de vidrio incluye un mecanismo que regula la presión y la temperatura. Los componentes químicos se someten a unas condiciones determinadas para garantizar el correcto funcionamiento de los componentes que intervienen en la reacción química concreta. Algunas de las consideraciones de diseño son:

- Controles.
Los reactivos están encerrados en un recipiente que alberga los reactivos químicos. Los reactivos se someten a diferentes condiciones óptimas que garantizan las mejores reacciones químicas. Por ejemplo, los químicos pueden proporcionar activadores, incluyendo enzimas que aceleren la velocidad de la reacción.

- Válvulas de descarga.
Se incluyen en la parte de los controles. Cuando los reactivos pasan por las diferentes condiciones de reacción, aumentan de volumen. Este aumento de volumen debe ser controlado a través de las válvulas de descarga. Se deben incorporar medidas de seguridad al utilizar las válvulas de descarga para evitar accidentes.

- Regulación de la temperatura.
Para que una reacción química se desarrolle rápidamente, hay que tener en cuenta el control de la temperatura. El diseño de un reactor químico tiene que incorporar este mecanismo. Una gran ventaja es que los reactores químicos modernos tienen sistemas automatizados que garantizan que el proceso de regulación de la temperatura sea rápido y fácil.

Diferentes tipos de reactores químicos
A continuación se presentan los diferentes diseños de reactores químicos.

diferentes reactores químicos
1. Reactor por lotes.
Este es el tipo más sencillo de reactor discontinuo en el que los materiales se introducen en el reactor discontinuo y la reacción avanza con el tiempo. La reacción en un reactor discontinuo no alcanza un estado estacionario, por lo que el control de la presión y la temperatura es crucial. Debido a este factor, los reactores discontinuos tienen puertos para sensores, así como para la entrada y salida de material.

Los reactores por lotes se utilizan en la producción a pequeña escala, así como en la reacción con materiales biológicos, como la producción de enzimas. Los científicos también utilizan los reactores por lotes para llevar a cabo procesos controlados en un entorno pequeño, y luego se puede decidir si se despliegan en la producción a gran escala.

2. Continuo Reactor de tanque agitado.
En el CSTR, las reacciones tienen lugar en varios canales, y uno o varios reactivos se cargan en un reactor de tanque que se agita mediante un impulsor para garantizar la mezcla adecuada de los reactivos. Si se divide el volumen del tanque por el flujo volumétrico medio que llega al mismo, se obtiene el tiempo necesario para procesar un volumen de fluido. Además, si se utiliza la cinética química, entonces se puede calcular el porcentaje de finalización esperado de la reacción.

Hay aspectos importantes que hay que tener en cuenta al utilizar el CSTR.

En estado estacionario, el caudal másico de entrada debe ser igual al de salida para evitar que el depósito se desborde o se vacíe.
La reacción procede con la velocidad de reacción que se asocia con el resultado final, ya que se supone que la concentración es homogénea a lo largo de la reacción.
Resulta económico hacer funcionar varios CSTR en serie, ya que permite que el primer CSTR funcione con una mayor concentración de reactivo y, por tanto, con una mayor velocidad de reacción.
3. Reactor de flujo de tapón.
En el reactor PFR, uno o más reactivos se bombean a través de un tubo, y la reacción química progresa a medida que los reactivos se desplazan por el reactor de flujo de tapón. En este tipo de reactor, las velocidades de reacción crean un gradiente en función de la distancia recorrida. En la entrada, la concentración de los reactivos es alta, pero a medida que aumenta la concentración del producto y disminuye la de los reactivos, la reacción se ralentiza.

Hay varios aspectos que hay que conocer cuando se trata de PFR:

Los reactivos pueden introducirse en el reactor de flujo de tapón en otras posiciones distintas de la entrada. Esto puede garantizar una mayor eficiencia, además de reducir el coste del PFR.
El diseño del PFR asume que no hay mezcla axial; por lo tanto, cualquier elemento del fluido que esté viajando a través del reactor no se mezclará con el fluido aguas abajo o aguas arriba, de ahí el término "flujo tapón".
El reactor de flujo de tapón tiene una mayor eficiencia en comparación con un reactor de tanque agitado continuo del mismo volumen.