Reaktörler kimya
endüstrisinde yaygın olarak kullanılan bir çeşit kabın genel terimidir. Bu tip
kaplar Katı Çözünme, Ürün Karıştırma, Kimyasal Reaksiyonlar, Toplu Damıtma,
Kristallendirme, Sıvı veya Sıvı Ekstraksiyon ve Polimerizasyon gibi çeşitli
kimyasal operasyonlarında kullanıldığından beri ismi biraz yanlış
kullanılmıştır. Bazı durumlarda, Reaktör olarak bilinmezler fakat
gerçekleştirdikleri rolü yansıtan bir ismi vardır.
Tipik bir Reaktör,
karıştırıcı ve kapsamlı ısıtma ve/veya soğutma sisteminden oluşan bir kaptır.
Bu kapların kapasiteleri 20 litreden 40.000 litreye kadar değişebilir.
Genellikle çelik, paslanmaz çelik, cam kaplı çelik, cam veya egzotik alaşımdan
imal edilir. Sıvı ve katı cisimler Reaktörün üst kapağında bulunan bağlantılar
yoluyla doldurulur. Buhar ve gazlar Reaktörün üst kısmında bulunan bağlantılar
yardımıyla boşaltılır. Sıvı genellikle Reaktörün altından tahliye edilir.
Karıştırma
Karıştırıcı üstte bulunan
tahrik ünitesi ile tahrik milinin merkezi olarak monte edilmesi ile yapılır.
Pervane bıçakları milin üzerine monte edilir. Geniş çeşitlilikte bıçak
tasarımları kullanılmaktadır ve tipik bıçaklar Reaktör çapını 2/3 oranında
kapsamaktadır. Yapışkan yani viskozitesi yüksek ürünlerin karıştırılması
durumunda, kanadın ve Reaktör duvarın arasında yakın bir açıklığa sahip olan
çapa tip karıştırıcı kullanılmaktadır. Dalga Kıran dönen bir karıştırıcının
meydana getirmiş olduğu akışı kırmak için tasarlanmıştır. Bu dalga kıranlar
Reaktörün üzerine sabit yerleştirilir ya da Reaktörün yan duvarlarına monte
edilmektedir.
Karıştırıcı bıçak ve dalga kıran
tasarımlarında önemli gelişmeler olmasına rağmen, büyük Reaktörlerde karıştırma
işlemi uygulanabilir enerji miktarı ile sınırlıdır. Karıştırıcıya yapılan
yüksek oranda yüklemeler zamanla şaftın stabilize sorunlar yaratmasına neden
olur. Karıştırmanın kritik bir parametre olduğu durumlarda, Reaktör ideal bir
çözüm değildir. Çok daha yüksek karışım oranları, yüksek hızlı karıştırıcılar
ile küçük bir akış sistemi kullanılarak elde edilebilir. (Ultrasonik karıştırma
ya da statik karıştırıcılar)
Isıtma / Soğutma Sistemi
Serpantin içindeki
sıvı ısı transferi yapsa bile Reaktör içerisindeki ürünler genellikle reaksiyon
sırasında ısıyı salıverir (ekzotermik) ya da absorbe (endotermik) eder. Reaktör
içindeki ürün sıcaklığını arzu edilen sıcaklıkta tutmak için, soğutma ceketi ya
da serpantin üzerinden kontrollü olarak ısıtılmakta veya soğutulmaktadır.
Serpantinler (Yarım Boru Sargı) ya da ekstra ceketler Reaktörü ısıtma ve
soğutma işlemi içindir. Isı transfer sıvısı ceket ya da serpantin boyunca ısıyı
azaltmak için ya da yükseltmek için sirküle edilir. Kimya ve ilaç endüstrisinde
dıştan soğutma ceketleri kazanın temizlenmesini daha çok kolaylaştırdığı için
tercih edilmektedir. Isı transfer katsayısı da ayrıca önemli bir parametredir.
Dıştan soğutma ceket ve serpantinin büyük Reaktörlerde tasarımdan dolayı önemli
ısı transfer kısıtlamaları yarattığında da kabul etmek gerekir.
Reaktörden uzaklaştırılıp
etrafında su dolaştırılarak sıcaklığı otomatik olarak kontrol edilen Düşey
Soğutucudan gelen reaksiyon suyu ve aseotropu kapalı devre olarak
soğutma suyu ile yoğunlaştırmanın yapıldığı Kondensere transfer
edilir. Kondenserden gelen reaksiyon
suyu ve aseotropu Dekantör birbirinden ayırarak suyu Reaksiyon
Suyu Toplama Tankına, aseotropu ise Reaktöre geri gönderir.
