Eksperimentalne metode u kinetici

1.    UVOD

Pojam hemijski reaktor ukazuje na mjesto ili prostor u kome se odigrava neka
hemijska reakcija, pa stoga je moguće hemijskim reaktorom smatrati i ljudski organizam gdje
se neprekidno događaju vrlo složene biohemijske reakcije. Posmatrajući reaktore kao procesni prostor i uzimajući u obzir rezultate uticaja svih procesa i
interakcija s okolinom, dolazi se do stvarne predodžbe reaktora koja rezlutira postavljanjem
tzv. reaktorskog matematičkog modela čime je omogućeno dimenzioniranje, odnosno
projektovanje proizvodne jedinice.

1.1. Podjela reaktora i opće bilance tvari i topline
1.1.2. Podjela reaktora
Svijet hemijski reakcija vrlo je raznolik! Postoji veliki broj reakcija u homogenim
sistemima, a još je više onih koje se odigravaju na granici faza, odnosno u heterogenim
sistemima. Uvjeti pod kojim se pojedine reakcije mogu događati međusobno se drastično
razlikuje. Spomenimo npr. reakcije u živim organizmima koje su većinom katalizirane
enzimima i koje zahtjevaju niske temperature do 310 K, a koje su specifične i s obzirom na
okružujuću sredinu ( pH, koncentraciju, itd. ) te ih usporedimo s reakcijom npr. sinteze
amonijaka koja se odigrava na temperaturi od nekih 700 K i tlakova do 1000 bara. Upravo ta
raznolikost, kako uvjeta reakcije tako i svojstava reakcionih komponenata uvjetuje i
raznolikost tipova hemijskih reaktora. Pristup racionalnoj klasifikaciji hemijskih reaktora nalazi se u definiranju reaktora kao
procesnog prostora, odnosno sistema. S tog stajališta, osnovna podjela razvrstava sve tipove
hemijskih reaktora u dvije velike grupe i to:
1.    Reaktori koji su zatvorenih sistema
2. Reaktori koji su otvorenih sistema.
U prvu grupu ulaze mnogobrojni konstruktivni tipovi tzv. kotlastih reaktora koji se
neki put nazivaju i šaržni reaktori (eng. batch reactor). Prema navedenoj podjeli njihova
osnovna značajka je u tome što se za vrijeme hemijske reakcije ne izmjenjuje sadržaj,
odnosno reakcijska smjesa, s okolonom. Drugim riječima to znači da se sva količina
reakcijske mase u kotlastom reaktoru unese na početku reakcije. Reakcija započinje, traje
izvjesno vrijeme, završava i tek po završetku, reaktor se prazni, slika 1.

U ovom razmatranju treba napomenuti da navedena podjela ne uključuje i energetsku
zatvorenost sistema, tj. energija, uglavnom toplina, može se izmjenjivati sa okolinom. To je
bitna razlika u odnosu na termodinamičko definiranje zatvorenog sistema. U drugu grupu ulaze sve ostale vrste reaktora kod kojih je bitna karakteristika da se za
vrijeme reakcije izmjenjuje određena količina reakcijske mase s okolinom. To može značiti da
se reeaktanti dodaju u toku reakcije postepeno u reaktor ili kontinuirano ulaze, ili da se
produkti za vrijeme reakcije odstranjuju ili samo jedan dio. Najvažniji tipovi unutar ove grupe
su tzv. cijevni i protočni kotlasti reaktori (PKR).