Reactorprocessen

Reactorprocessen verwijzen naar chemische transformaties die plaatsvinden in een reactor. Ze omvatten reactiesnelheden, warmte- en massatransport, menging, katalyse en de dynamiek van het proces. Het doel is om conversie en selectiviteit te maximaliseren terwijl veiligheid en energie-efficiëntie gewaarborgd blijven.

Kinetiek en thermodynamica bepalen de reactiesnelheidswetten, de orde van de reactie en de activeringsenergie. Belangrijke concepten zijn de verblijftijdverdeling, conversie en yield. Verschillende reactoren hebben verschillende kenmerkende verlooppatronen: batchreactoren, continue (stirred) tankreactors (CSTR) en plug-flow-reaktoren (PFR).

Warmte- en massatransport spelen een cruciale rol. Veel reacties zijn exotherm of endotherm; de temperatuur beïnvloedt snelheid en selectiviteit. Ontwerp en bedieningsstrategie richten zich op effectieve warmteafvoer, temperature control en menging. Warmtewisselaars, isolatie en koelcircuits zijn vaak integraal onderdeel van de installatie.

Katalyse is op industriële schaal veelvoorkomend, omdat katalysatoren de snelheid verhogen en selectiviteit kunnen verbeteren. Een verschil is tussen homogeen en heterogeen katalyse; katalysatoren kunnen deactivatie ondervinden en vereisen regeneratie.

Ontwerp en bediening omvatten massa- en energiebalansen, het berekenen van yield en selectiviteit, en het waarborgen van veiligheid. Instrumentatie, procesbewaking en noodprocedures helpen om runaway-situaties en lekken te voorkomen.

Voorbeelden van reactorprocessen zijn onder meer de synthese van ammoniak in de Haber-Bosch-reactor en verschillende polymerisatie- en oxidatiereacties. Modulering en optimalisatie spelen een grote rol bij ontwerp en operationele efficiëntie, via kinetische modellen en procesbeheer.