reaktioastioita

Reaktioastiat ovat tilaelementtejä, joissa kemialliset reaktiot suoritetaan hallituissa olosuhteissa. Niitä käytetään sekä laboratorioissa että teollisessa massatuotannossa, ja niiden suunnittelussa korostuvat sekoitus, lämpötilan ja paineen hallinta sekä turvallisuus. Reaktioprosessin tehokkuus ja tuottavuus riippuvat esimerkiksi siitä, miten hyvin heat exchange, mass transfer ja reagointikielet on optimoitu.

Yleisimmät reaktioastiatyyppit ovat eräreaktorit ja jatkuvat reaktorit. Eräreaktoreissa koko toimitus syötetään, reagoidaan tietyssä ajassa ja tuotteen poistamisen jälkeen astia palautetaan seuraavaa erää varten. Jatkuvat reaktorit puolestaan ottavat syötteet jatkuvasti, ja reagoiva seos liikkuu järjestelmän läpi. Yleisiä jatkuvien reaktioiden alatyyppejä ovat jatkuvat sekoitusreaktorit (CSTR), joissa aineet sekoitetaan tasaisesti, sekä putkireaktorit (PFR), joissa reaktio etenee putkessa mentäessä eteenpäin. Lisäksi käytetään kiinnitettyjä tai pakattuja kerroksia sisältäviä reaktoreita, esimerkiksi katalysaattorin vaihtelukerroksia sisältäviä järjestelmiä.

Suunnittelussa huomioidaan materiaali- ja kemiallinen yhteensopivuus, jotta astia kestää korroosiota ja haluttuja lämpötiloja sekä paineita. Lämpötilan hallintaan käytetään jäähdytys- tai kuumennusjakkereita ja usein sisäisiä kierteitä tai coil-ratoja. Sekoittaminen varmistaa tasaisen reagoinnin, ja painekäytännöt, venttiilit sekä kaasunpoistokomponentit ovat olennaisia turvallisuuden kannalta. Instrumentointi mittaa lämpötilaa, painetta, pH:ta, sekoitusnopeuksia ja mahdollisia varauksia, sekä mahdollistaa näytteidenoton prosessin aikana.

Käyttökohteita ovat muun muassa kemianteollisuus, farmaseuttinen valmistus, polymerointi sekä elintarvike- ja ympäristöprosessit. Reaktioastioiden valinta ja kokoluokka määräytyvät prosessin tavoitteiden, reagointien kinetiikan ja taloudellisten tekijöiden mukaan. Turvallisuusnäkökohdat huomioidaan erityisesti exothermisissa reaktioissa, joissa on runsaasti potentiaalista lämpöä, sekä riskitilanteissa, kuten tukoksissa tai epätoivotuissa sivureaktioissa.