Reattore chimico batch

Un reattore chimico di tipo batch è un'apparecchiatura utilizzata per lo svolgimento di reazioni chimiche in maniera discontinua. È in genere costituito da un recipiente con un sistema di agitazione e di condizionamento termico.

Schematizzazione di un reattore batch.

Un reattore batch opera secondo una sequenza:

• carico di tutti i reagenti e chiusura del reattore
• condizionamento termico
• reazione chimica
• spegnimento
• apertura e svuotamento
• lavaggio.

I reattori batch vengono preferiti ai reattori continui quando:

• la produzione è inferiore a 500 t/anno
• il reattore deve produrre una gamma di prodotti diversi
• l'impianto è attivo solo durante alcune stagioni
• il prodotto ha una vita commerciale molto corta
• la reazione chimica è molto lenta
• si lavorano fluidi che ostruiscono i tubi e che sporcano il reattore
• si lavorano basse portate di slurry (liquame).

Rispetto ai reattori continui tuttavia il reattore batch non è utilizzabile se esiste il rischio concreto che si possa verificare una reazione fuggitiva (runaway) al suo interno.

Dimensionamento

Si consideri una reazione fra composti liquidi del tipo:

A + B → C

supponendo il reattore isotermo e perfettamente miscelato (in modo che la velocità di reazione non dipenda dal volume). È possibile in tal modo risalire alla formula differenziale in funzione della conversione X:

${\displaystyle -r_{A}V=N_{A0}{\frac {dX}{dt}}}$

da cui si ricava la forma integrale:

${\displaystyle t=N_{A0}\int _{0}^{X}{\frac {dX}{-r_{A}\cdot V}}}$

con:

• ${\displaystyle N_{A0}}$ = numero di moli della specie A al tempo ${\displaystyle t=0}$
• ${\displaystyle V}$ = volume della fase liquida

Per ottenere la produttività reale è necessario sommare a questo tempo caratteristico anche il tempo necessario per effettuare tutte le altre operazioni.

Bibliografia

• (EN) Robert Perry, Dow. W. Green, Perry's Chemical Engineers' Handbook, 8ª ed., McGraw-Hill, 2007, ISBN 0-07-142294-3.
• (EN) Octave Levenspiel, Chemical Reaction Engineering, 3ª ed., Wiley, 1998, ISBN 0-471-25424-X.

Voci correlate

• Reattore chimico
• Apparecchiature chimiche
• Processo batch

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