Reaktionszon

Reaktionszon är inom naturvetenskap och teknik det område i ett system där kemiska reaktioner främst sker. Dess lokala egenskaper—såsom temperatur, koncentrationer och transport av ämnen—avgör hur snabb och hur omfattande reaktionen blir. Reaktionszonen uppkommer ur samspelet mellan kemisk kinetik och transportprocesser (diffusion, konvektion och blandning).

I kemisk reaktionsteknik är reaktionszonen central för design av reaktorer. I ett plug-flow-reaktor uppträder reaktionszonen oftast som en avgränsad zon längs flödesaxeln där reaktanter omvandlas till produkter, medan i en blandare är zonerna mer utspridda och blandningen avgör hur snabbt reaktionerna sker. Reaktionshastigheten följer oftast en hastighetslag som är temperaturberoende enligt Arrhenius-lagen. Höjning av temperaturen i reaktionszonen ökar generellt hastigheten men kan också öka risken för oönskade sidoreaktioner och överhettning.

Mätning och modellering av reaktionszonen används för att designa och optimera processer. Genom massbalans och energibalans beskriver man hur koncentrationer och temperatur förändras inom zonen. Modeller kan vara enkla som plug-flow eller väl blandade, eller mer avancerade med partiella differentialekvationer som beskriver hur koncentration och temperatur varierar i tid och rum. Dimensionless-nummer som Damköhler-talet används för att bedöma om reaktionen är kinetisk- eller transportbegränsad.

Användning: Reaktionszonen är central i konstruktion av reaktorer, val av temperaturprofil och katalysator, samt i styrning av konversion och selektivitet och i processsäkerhet genom att minska risk för överhettning eller oönskade sidoreaktioner.

Not: Begreppet används i olika vetenskapsområden med olika betydelser. Denna artikel behandlar främst den kemisk-tekniska betydelsen.