reaktioprosesseissa

Reaktioprosessit ovat prosesseja, joissa lähtöaineet muuttuvat kemiallisiksi tai fysikaalisiksi yhdisteiksi reaktioiden kautta. Ne kattavat sekä yksittäisten reaktioiden tutkimuksen että niiden käytännön toteutuksen teollisissa prosesseissa. Reaktioprosessien suunnittelussa yhdistyvät kineettinen, termodynaaminen ja tekninen näkökulma, ja tavoitteena on saavuttaa halutut tuotteet turvallisesti, taloudellisesti ja ympäristöystävällisesti.

Kineettiset näkökulmat keskittyvät siihen, miten nopeus riippuu lämpötilasta, paineesta, konsentraatioista ja katalyytistä. Reaktionopeutta kuvaavat yhtälöt auttavat ymmärtämään, kuinka nopeasti tuotteet muodostuvat ja miten reaktio etenee eri olosuhteissa. Termodynamiikka määrittää reaktion suunnan sekä energiamuutokset, kuten entalpiamuutoksen ΔH, Gibbsin vapaan energian ΔG ja entropian ΔS. Endotermiset reaktiot kuluttavat lämpöä, exotermiset vapauttavat sitä.

Luokittelu: homogeeniset reaktiot tapahtuvat samalla faasilla, kun taas heterogeeniset tapahtuvat useammassa faasissa ja voivat edellyttää faasien välisiä siirtymiä. Katalyysi nopeuttaa reaktiota ilman, että katalyytti muuttuu pysyvästi, ja voi vaikuttaa reaktion etenemiseen sekä valittuun reaktioyhteenkäyntiin. Reaktioprosessit voidaan toteuttaa erä- eli batch- tai jatkuvana prosessina; näillä on merkittäviä eroja käytännön suunnittelussa ja kustannuksissa. Reaktorityyppejä ovat eräreaktori, jatkuva sekoitusreaktori sekä putkireaktori, joilla on erilainen virtaus- ja sekoituskäyttäytyminen.

Sovellukset ja optimointi: reaktioprosesseja kehitetään teollisuudessa energiatehokkuuden, jätteen vähentämisen ja päästöjen minimoinnin näkökulmista. Prosessit mallinnetaan ja valvotaan mittauksin sekä ohjausjärjestelmillä.