Definición de Reactor Químico
Ingeniera Química
Equipo en el cual ocurre una determinada reacción química, por ello, dentro del mismo, se debe asegurar el correcto contacto entre los reactivos para asegurar el grado de mezcla.
Características que se basan en su diseño
Además del grado de mezcla que proporciona el sistema de agitación presente dentro del reactor, existe otro factor importante para tener en cuenta, el tiempo de contacto entre los reactivos, el cual también es base de su diseño para asegurar una determinada conversión de los reactivos a uno o más productos. Por otro lado, en caso de tratarse de una reacción que requiera un catalizador, se debe asegurar el contacto entre los reactivos y la fase catalizadora.
Así mismo, cada reactor se diseña para una dada condición e operación, continua o tipo batch y para determinados rangos de presión, temperatura y composición del fluido.
Por todo ello, se entiende que a la hora de diseñar el rector se tienen en cuenta los aspectos termodinámicos y cinéticos propios de la reacción que se desee llevar a cabo en su interior.
Variedad de reactores químicos en la industria
De acuerdo con la reacción para ser llevada a cabo y con los aspectos comentados anteriormente, existe una gran variedad de reactores químicos hoy en día, que son el corazón de todo proceso químico. A continuación, veremos alguno de ellos y sus características principales:
De acuerdo al modo de operación, los clasificamos en: reactor continuo, discontinuo o batch, semicontinuo o semibatch. Un reactor continuo cuyo flujo de ingreso y egreso es constante, es decir, mientras la reacción ocurre el sistema se alimenta continuamente al igual que el retiro del producto. En cambio, los reactores de operación discontinua se alimentan una única vez al comienzo y se espera un determinado intervalo de tiempo para que la reacción avance considerablemente, retirando el producto, subproductos y excedentes al finalizar ese intervalo de tiempo predeterminado, pasada esta operación se lo carga nuevamente para repetir el ciclo.
En el caso de una operación que combina ambos tipos, se habla de reactor semibatch en donde inicialmente se hace una primera carga, se espera un intervalo de tiempo y se retira parte del producto, pudiendo también alimentar intermitentemente con más reactivo y retirando producto cada cierto tiempo.
En función del tipo de flujo, los reactores se clasifican en tubulares o tanques agitados. En el caso del reactor tubular, como su nombre lo indica el reactor es un serpentín por el cual circulan los reactivos y a medida que avanza por el tubular avanza la reacción. En muchos casos el tubular se encuentra sumergido en un baño que proporciona las condiciones de temperatura necesarias. En cambio, si el reactor es tipo tanque agitado se busca que sea un recipiente que posea un sistema de agitación en su interior para asegurar un grado de mezcla y un determinado tiempo de residencia dentro de su interior.
Si la reacción requiere su pasaje por un lecho, se encuentran los reactores de tipo lecho fluidizado, lecho fijo o carga móvil, como su nombre lo indica, el lecho puede estar en leve movimiento bien estático. El primero de ellos se suele utilizar en caso de reacciones del tipo sólido-gas, haciendo pasar la corriente gaseosa por el lecho sólido y suspendiendo partículas, asegurando el área de contacto necesaria entre las fases. En cambio, si el lecho se encuentra empaquetado y fijo se utiliza un reactor de lecho fijo, generalmente son reactores verticales, en donde el fluido se hace pasar a través de varios tubulares que contienen el lecho en su interior, en general, partículas de catalizador. En el reactor de lecho de carga móvil, en general funcionan a contracorriente, alimentando el sólido por la parte superior y el fluido por la inferior
Además, podemos mencionar los reactores tipo trickle bed, que han logrado un auge importante en los últimos años. En este caso, el reactor se alimenta de una corriente gaseosa y otra líquida, haciéndolas pasar por una empaquetadora de partículas catalíticas, aprovechando el goteo propio del líquido, pudiendo trabajar en distintas condiciones de operación.
Por último, peor no menos importantes, los fermentadores son reactores que se utilizan para el cultivo de hongos, a partir de la materia formada luego de un tiempo considerable, este producto se extrae pudiendo ser utilizado en distintas industrias como la farmacéutica, cosmética, cervecera, entre otras. Vale la aclaración, un fermentador no es lo mismo que un biorreactor, en este caso, la reacción es catalizada por un organismo y tiene definidas las condiciones de operación para propiciar el crecimiento del producto que se esté cultivando.
Trabajo publicado en: Dic., 2022.
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