Ein Durchflussreaktor ist ein chemischer Prozess, bei dem Rohstoffe in ein Reaktionsgefäß, typischerweise eine Reihe von Rohren, gegeben werden, um kontinuierlich Produkte herzustellen. Dies unterscheidet sich von einem Batch-Prozess, bei dem alle Materialien hinzugefügt und umgesetzt, dann entfernt und verarbeitet werden. Fließreaktionen laufen weiter, solange Rohstoffe an einem Ende zugegeben werden, und können sowohl für Flüssigkeiten als auch für Gase verwendet werden.
Das Design eines Durchflussreaktors besteht typischerweise aus einer Reihe von Rohren in einem temperaturgeregelten Mantel. Dem Mantel kann Wärme oder Kühlmittel zugeführt werden, um eine Temperaturkontrolle der Reaktion innerhalb der Rohre zu ermöglichen. Der Reaktor kann je nach Bedarf aus Metallen, Kunststoffen oder Verbundwerkstoffen aufgebaut sein, um einen Angriff der Rohstoffe auf ihn zu verhindern.
Die Rohrkonstruktionen für einen Durchflussreaktor können je nach den gewünschten Reaktionen stark variieren. Selten sind die Tuben leer, da in leeren Tuben keine Vermischung stattfindet; die Materialien bleiben in den Röhrchen getrennt und reagieren nicht. Spulen aus kleineren Rohren, kleine Formen, die als Packung bezeichnet werden, oder innere Barrieren, die als Leitbleche bezeichnet werden, werden alle verwendet, um die Reaktanten oder Rohstoffe miteinander zu mischen.
Das Platzieren von Rohrschlangen in einem Durchflussreaktor kann beim Mischen oder bei der Wärmeübertragung helfen. Spulen erhöhen die Distanz für die Chemikalien im Reaktionsabschnitt und bieten mehr Zeit für den chemischen Prozess. Zur besseren Temperaturkontrolle können sich auch Heiz- oder Kühlflüssigkeiten im Inneren der Spulen befinden, während sich die Reaktanten außerhalb befinden. Die Rohrgröße, die den Innendurchmesser oder den Querschnitt ändert, kann variiert werden, um die Durchflussraten der Reaktanten zu ändern.
Die Röhrchen können mit verschiedenen Materialien verpackt werden, je nachdem, welche Reaktionen benötigt werden. Einige Chemikalien benötigen einen Katalysator, ein Material, das Reaktionen beschleunigt, ohne dabei verbraucht zu werden. Katalysatoren können keramischen Glasperlen oder anderen Materialien zugesetzt und in die Röhrchen gepackt werden. Eine Packung ohne Katalysator kann auch verwendet werden, um das Mischen der Reaktanten zu unterstützen, was häufig erforderlich ist, wenn die Außenseite der Rohre mit Wärme oder Kühlung beaufschlagt wird. Ohne Mischen ist das Material, das den Rohrwänden am nächsten ist, zu heiß oder zu kalt, was die Produktqualität beeinträchtigt.
Prallbleche können im Design stark variieren, aber alle helfen beim Mischen, indem sie Wirbel oder Wirbel von Turbulenzen im Rohr erzeugen. Sie können in die Rohre eingebaute Netzschichten oder in die Rohrwände eingearbeitete Nuten sein. Katalysatoren können auch auf Prallflächen aufgetragen werden, was neben dem Mischen eine Reaktionskontrolle bietet.
Das Design des Durchflussreaktors berücksichtigt auch die Reaktionsgeschwindigkeit der Chemikalien. Der Transport der Chemikalien durch alle Rohre muss gleich sein, oder die Qualität des Endprodukts kann sich von jedem Rohr unterscheiden. Die Auslegung der Durchflussmengen, um Pfropfenströmungsbedingungen zu erreichen, stellt ein konsistentes Produkt sicher. Pfropfenströmung ist ein Merkmal der Rohrkonstruktion und der Durchflussmengensteuerung, bei der die Zeit, die die Reaktanten im Reaktor verbringen, gleich ist, unabhängig davon, welches Rohr beobachtet wird.