O que é um reator de fluxo?
Um reator de fluxo é um processo químico no qual as matérias-primas são adicionadas a um vaso de reação, normalmente uma série de tubos, para criar produtos continuamente. Isso é diferente de um processo em lote, onde todos os materiais são adicionados e reagidos, depois removidos e processados. As reações de fluxo continuam enquanto as matérias-primas são adicionadas em uma extremidade e podem ser usadas para líquidos e gases.
O projeto de um reator de fluxo é tipicamente uma série de tubos dentro de um invólucro com temperatura controlada. Calor ou líquido de arrefecimento podem ser adicionados ao invólucro para fornecer controle de temperatura da reação dentro dos tubos. O reator pode ser construído a partir de metais, plásticos ou compósitos, conforme necessário, para impedir que as matérias-primas o ataquem.
Os projetos de tubos para um reator de fluxo podem variar bastante, dependendo das reações desejadas. Raramente os tubos estão vazios, porque a mistura não ocorrerá nos tubos vazios; os materiais permanecerão separados dentro dos tubos e não reagirão. Bobinas de tubos menores, formas pequenas chamadas de empacotamento ou barreiras internas chamadas defletores são usadas para misturar os reagentes ou matérias-primas.
A colocação de tubulação espiralada dentro de um reator de fluxo pode ajudar na mistura ou transferência de calor. As bobinas aumentam a distância entre os produtos químicos na seção de reação, proporcionando mais tempo para que o processo químico ocorra. Líquidos de aquecimento ou resfriamento também podem estar dentro das bobinas, com os reagentes externos, para melhor controle da temperatura. O tamanho do tubo, que altera o diâmetro interno ou a seção transversal, pode variar para alterar as taxas de fluxo do reagente.
Os tubos podem ser embalados com vários materiais, com base nas reações necessárias. Alguns produtos químicos requerem um catalisador, um material que acelera as reações sem ser usado no processo. Os catalisadores podem ser adicionados a contas de vidro cerâmicas ou outros materiais e embalados nos tubos. A embalagem sem catalisador também pode ser usada para ajudar a misturar os reagentes, o que geralmente é necessário se for aplicado calor ou resfriamento na parte externa dos tubos. Sem misturar, o material mais próximo das paredes do tubo ficará muito quente ou frio, o que afetará a qualidade do produto.
Os defletores podem variar bastante no design, mas todos ajudam na mistura, criando vórtices ou redemoinhos de turbulência dentro do tubo. Podem ser camadas de malha instaladas nos tubos ou ranhuras usinadas nas paredes dos tubos. Os catalisadores também podem ser revestidos em superfícies de defletor, fornecendo controle de reação além da mistura.
O projeto do reator de fluxo também leva em consideração a taxa de reação dos produtos químicos. O movimento de produtos químicos através de todos os tubos deve ser o mesmo ou a qualidade do produto acabado pode ser diferente de cada tubo. Projetar as taxas de fluxo para obter condições de fluxo do obturador garante um produto consistente. O fluxo do tampão é uma característica do projeto do tubo e do controle da taxa de fluxo, onde o tempo que os reagentes passam no reator é o mesmo, independentemente de qual tubo é observado.