O que é o Reactor de Vidro Químico?

Os reactores químicos são considerados como o coração de todos os processos químicos. Uma cuba de reactor químico é um volume fechado que permite a ocorrência de uma reacção química. Tem um desenho que trata de muitos aspectos da engenharia química, incluindo evaporação, mistura, aquecimento, bem como arrefecimento do condensado. Com um reactor químico de vidro, é possível controlar condições tais como pressão e temperatura para criar um ambiente ideal para uma reacção química.

Os engenheiros químicos concebem reactores químicos de forma a maximizar o valor actual líquido de uma dada reacção. Certificam-se de que a reacção prossegue com a máxima eficiência em direcção ao produto desejado dando o maior rendimento e, ao mesmo tempo, exigindo a menor soma de dinheiro para comprar e operar.

O desenho de um reactor químico de vidro inclui um mecanismo que irá regular a pressão e a temperatura. Os componentes químicos são submetidos a uma determinada condição para assegurar o funcionamento adequado dos componentes que estão envolvidos na reacção química específica. Algumas das considerações do desenho são:

- Controlos.
Os reagentes são encerrados num recipiente que aloja os reagentes químicos. Os reagentes são submetidos a diferentes condições óptimas que garantem as melhores reacções químicas. Por exemplo, os químicos podem fornecer activadores, incluindo enzimas que irão acelerar a taxa da reacção.

- Válvulas de Descarga.
Estão incluídos na parte dos controlos. Quando os reagentes passam pelas diferentes condições de reacção, o seu volume aumenta. Este aumento de volume tem de ser controlado através das válvulas de descarga. Devem ser incorporadas medidas de segurança ao utilizar as válvulas de descarga para evitar acidentes.

- Regulação da temperatura.
Para que uma reacção química prossiga rapidamente, então é necessário considerar o controlo da temperatura. O desenho de um reactor químico tem de incorporar este mecanismo. Uma grande vantagem é que os reactores químicos modernos têm sistemas automatizados que asseguram que o processo de regulação da temperatura é rápido e fácil.

Diferentes Tipos de Reactores Químicos
Abaixo estão as diferentes concepções de reactores químicos.

reactor químico diferente

1. Reactor de Lote.
Este é o tipo mais simples de reactor descontínuo onde os materiais são enchidos no reactor descontínuo, depois a reacção progride com o tempo. A reacção num reactor descontínuo não atinge um estado estável, pelo que o controlo da pressão e da temperatura é crucial. Devido a este factor, os reactores descontínuos têm portas para sensores, bem como para entrada e saída de materiais.

Os reactores descontínuos são utilizados na produção em pequena escala, bem como na reacção com materiais biológicos, tais como a produção de enzimas. Os reactores descontínuos são também utilizados por cientistas para levar a cabo processos controlados num ambiente de pequena dimensão, e depois pode decidir-se se devem ser implantados em grande escala de produção.

2. Reactor de Tanque Agitado Contínuo.
No CSTR, as reacções ocorrem em vários canais, e um ou mais reagentes são carregados num reactor de tanque que é agitado utilizando uma turbina para garantir a mistura adequada dos reagentes. Quando o volume do tanque é dividido pelo fluxo volumétrico médio para o tanque, então obtém-se o tempo necessário para processar um volume de fluido. Além disso, se utilizar a cinética química, então pode calcular a percentagem de conclusão da reacção esperada.

Há aspectos importantes que precisam de ser considerados quando se utiliza o CSTR.

Em estado estacionário, o caudal de entrada de massa deve ser igual ao caudal de saída para evitar que o tanque transborde ou fique vazio.
A reacção prossegue com a taxa de reacção que está associada à produção final, uma vez que a suposição é que a concentração é homogénea durante toda a reacção.
É económico operar vários CSTR em série uma vez que permite que o primeiro CSTR funcione com uma concentração de reagente mais elevada, e portanto com uma taxa de reacção mais elevada.
3. Reactor de fluxo de plugue.
No reactor PFR, um ou mais reagentes são bombeados através de um tubo, e a reacção química progride à medida que os reagentes viajam através do reactor de fluxo de tampão. Neste tipo de reactor, as taxas de reacção criam um gradiente de acordo com a distância percorrida. Na entrada, a concentração dos reagentes é elevada, mas à medida que a concentração do produto aumenta e a concentração dos reagentes diminui, a reacção abranda.

Há vários aspectos que precisa de saber quando se trata de PFR:

Os reagentes podem ser introduzidos no reactor de fluxo de tomada em outras posições que não a entrada. Isto pode garantir uma maior eficiência, bem como a redução do custo do PFR.
O desenho do PFR assume que não há mistura axial; assim, qualquer elemento do fluido que atravessa o reactor não se misturará com o fluido a jusante ou a montante, daí o termo "plug flow".
O reactor de fluxo tem uma maior eficiência em comparação com um reactor de tanque contínuo com o mesmo volume.