Un reactor a presión , a veces denominado tubo de presión o tubo sellado, es un recipiente de reacción química que puede llevar a cabo una reacción bajo presión. Un reactor a presión es una aplicación especial de un recipiente a presión . La presión puede ser causada por la propia reacción o creada por una fuente externa, como el hidrógeno en la hidrogenación por transferencia catalítica .
Un reactor a presión puede ofrecer varias ventajas sobre el matraz de fondo redondo convencional . En primer lugar, puede llevar a cabo una reacción por encima del punto de ebullición de un disolvente . En segundo lugar, la presión puede reducir el volumen de reacción, incluida la fase líquida, y a su vez aumentar la concentración y la frecuencia de colisión , y acelerar una reacción.
El aumento de temperatura puede acelerar la reacción deseada, pero también acelerar la descomposición de reactivos y materiales de partida . Sin embargo, la presión puede acelerar la reacción deseada y solo afecta la descomposición cuando implica la liberación de un gas o una reacción con un gas en el recipiente. Cuando se acelera la reacción deseada, se minimizan las reacciones competitivas. La presión generalmente permite reacciones más rápidas con perfiles de reacción más limpios.
Los beneficios antes mencionados de un reactor de presión se han demostrado en la química de microondas . Por ejemplo, si un acoplamiento de Suzuki tarda 8 horas a 80 °C, solo tarda 8 minutos a 140 °C en un sintetizador de microondas. El efecto de las microondas es un tema controvertido. Experimentos posteriores muestran que algunos de estos primeros informes son artefactos y que la mejora de la velocidad se debe estrictamente a los efectos térmicos. [1] [2] [3]
Si un reactor a presión está diseñado adecuadamente, puede cumplir con 4 de los 12 principios de la química verde.
Los reactores de presión de vidrio se utilizan normalmente cuando un operador necesita observar cómo se lleva a cabo una reacción. Aunque las clasificaciones de presión en estos sistemas son más bajas que la mayoría de los reactores de presión de metal, siguen siendo una configuración eficiente para alcanzar límites de presión responsables. Las clasificaciones de los recipientes de vidrio están directamente relacionadas con el diámetro del recipiente. Cuanto mayor sea el diámetro, menor será la presión permitida. Las válvulas inferiores integradas también pueden afectar las clasificaciones de presión. Una válvula inferior en un recipiente de vidrio generalmente se relaciona con una presión de trabajo permitida más baja. Todas estas son variables determinadas por el proceso y los parámetros de cada reacción individual. Los recipientes de presión de vidrio también se pueden utilizar en aplicaciones inertes. Estos recipientes se utilizan en reacciones que incluyen, entre otras, hidrogenaciones, polimerizaciones, síntesis, catalíticas, petroquímicas, cristalización, etc.
Una de las desventajas de un reactor de presión de vidrio estándar es la posibilidad de explosiones debido a una presión interna excesiva difícil de predecir y a la falta de un mecanismo de alivio. Sin embargo, con la implementación de seguridad adecuada proporcionada por el fabricante, el operador puede realizar la mayoría de las reacciones de manera segura.
Un tubo Fisher-Porter o recipiente Fisher-Porter es un reactor de presión de vidrio que se utiliza en el laboratorio químico. Fabricado por Andrews Glass Co. de Vineland, Nueva Jersey.
Los reactores de presión de metal se utilizan normalmente para reacciones de alta presión. Tienen una clasificación de presión mucho más alta que los reactores de vidrio. Aunque tienen una clasificación de presión más alta, aún tienen sus propios defectos distintivos. Uno de los cuales sería que los recipientes de metal son más susceptibles a la corrosión. El material de construcción (MOC) es particularmente importante durante la fase de diseño de un reactor de presión de metal. El MOC correcto puede reducir o incluso eliminar la corrosión observada en el recipiente pero, según el material elegido, podría aumentar el precio de un sistema. Los recipientes de metal también son mucho más pesados y deben manipularse con cuidado al realizar el mantenimiento.
Los reactores metálicos de alta presión se utilizan en reacciones que incluyen, entre otras, hidrogenación, polimerización, síntesis, catalíticas, petroquímicas, etc. También se utilizan para realizar investigaciones como Upstream, biomasa, biopolímeros, zeolitas, etc.
Las desventajas de un reactor (bomba) de presión de metal son la instalación, el mantenimiento y la corrosividad.
Las desventajas de un sintetizador de microondas son la limitación del disolvente.
Cocción
a presión Recipiente a presión