Reattore chimico batch

Schematizzazione di un reattore batch agitato.

Un reattore chimico di tipo batch è un'apparecchiatura utilizzata per lo svolgimento di reazioni chimiche in maniera discontinua. È in genere costituito da un recipiente con un sistema di agitazione e di condizionamento termico.

Funzionamento

Un reattore batch opera secondo la sequenza:

carico di tutti i reagenti e chiusura del reattore
condizionamento termico
reazione chimica
spegnimento
apertura e svuotamento
lavaggio.

Applicazioni

Esempio di reattore batch: sequencing batch reactor (SBR) per lo svolgimento del processo Anammox, utilizzato nel trattamento delle acque reflue.

I reattori batch vengono preferiti ai reattori continui quando:

la produzione è inferiore a 500 t/anno
il reattore deve produrre una gamma di prodotti diversi
l'impianto è attivo solo durante alcune stagioni
il prodotto ha una vita commerciale molto corta
la reazione chimica è molto lenta
si lavorano fluidi che ostruiscono i tubi e che sporcano il reattore
si lavorano basse portate di slurry (liquame).

Rispetto ai reattori continui tuttavia il reattore batch non è utilizzabile se esiste il rischio concreto che si possa verificare una reazione fuggitiva (runaway) al suo interno.

Dimensionamento

Si consideri una reazione fra composti liquidi del tipo:

A + B → C

supponendo il reattore isotermo e perfettamente miscelato (in modo che la velocità di reazione non dipenda dal volume). È possibile in tal modo risalire alla formula differenziale in funzione della conversione X:

-r_{A}V=N_{A0}{\frac {dX}{dt}}

da cui si ricava la forma integrale:

t=N_{A0}\int _{0}^{X}{\frac {dX}{-r_{A}\cdot V}}

con:

$N_{A0}$ = numero di moli della specie A al tempo $t=0$
$V$ = volume della fase liquida

Per ottenere la produttività reale è necessario sommare a questo tempo caratteristico anche il tempo necessario per effettuare tutte le altre operazioni.