Il reattore tubolare e il suo bilancio materiale
Un reattore tubolare è un sistema costituito da un condotto cilindrico a sezione costante attraversato continuamente da un flusso di fluido reagente. L’equazione che esprime i bilanci materiali in un reattore tubolare è fondamentale per valutare la conversione che può essere raggiunta e le condizioni operative del reattore.
In questo tipo di reattore, le proprietà fisiche come la pressione e la composizione del fluido reagente sono considerate costanti lungo il suo asse. Gli effetti di diffusione lungo l’asse del reattore vengono trascurati, caratterizzando quindi una situazione ideale.
Il bilancio materiale di un componente rispetto a un elemento di volume del sistema reagente può essere espresso come la differenza tra il flusso entrante e il flusso uscente, uguagliata alla velocità di reazione moltiplicata per l’elemento di volume considerato.
Nel caso di una reazione catalitica eterogenea, la velocità di reazione è spesso espressa in relazione alla massa del catalizzatore anziché al volume, portando a una diversa formulazione del bilancio materiale.
Se il reattore è isotermo, le equazioni possono essere integrate per determinare il volume del reattore necessario per una data conversione del reagente. Allo stesso modo, per una reazione in fase liquida, la variazione di volume associata alla reazione può essere trascurabile, consentendo di relazionare la densità del liquido al bilancio materiale.
Questi calcoli forniscono alcune grandezze importanti per la valutazione del reattore, tra cui il tempo di residenza e la velocità spaziale del reagente all’interno del sistema.
