Tutti i reattori chimici sono considerati e definiti, nel campo dell’ingegneria chimica, dei contenitori per sostanza reagenti entro i quali avverranno (vengono fatte avvenire) numerose e differenti reazioni chimiche.
La progettazione di un reattore chimico tiene inoltre presente di innumerevoli aspetti chimici ed ingegneristici. Deve garantire assolutamente che la reazione abbia luogo con la migliore efficacia e resa e con la minore spesa possibile. Deve poi in seguito essere presa in considerazione la pericolosità della reazione e la tossicità di reagenti e prodotti coinvolti (sarebbe preferibile tener conto di tale eventualità prima di iniziare il processo di reazione e saper valutare con sicurezza cosa può avvenire all’interno del reattore).
Esistono molte tipologie di reattore chimico, che vengono precedentemente suddivise in due categorie (famiglie) diverse, e che sarebbero i reattori “continui e discontinui”, differenziandosi fra loro per le modalità di operazione e di reazione: i continui sono composti da tutte le unità dell’impianto e lavorano ogni giorno 24 ore su 24, mentre i discontinui seguono un particolare processo di riempimento (carico) reazione e svuotamento (con relativa pulitura).
Tra i reattori chimici con processo continuo, abbiamo in cima alla lista il reattore chimico chiamato CSTR (Continuous Stirred-Tank Reactor, in italiano reattore a serbatoio agitato in continuo ), è un tank continuo con miscelazione totale, di tipo ideale (ovvero che rappresenta approssimativamente e teoricamente un reattore reale) costituito da un serbatoio alimentato da un flusso solitamente costante di reagenti e dotato di un apposito sistema di agitazione.
Il modello matematico del reattore in questione lo si ottiene partendo da un bilancio macroscopico di materia con riferimento ad una specie “i-esima” che viene inserita e coinvolta nella reazione in termini molari, mentre il sistema di riferimento del reattore è il volume (V) che coinciderà con il volume di reazione.
Il reattore CSTR è forse il modello più importante che va a rappresentare la maggioranza di tutti i reattori di tipo continuo che agiscono con i fluidi al suo interno (sarebbero preferibili i modelli discontinui di reattore, poichè i fluidi, durante la reazione, rischiano di andare ad occludere i tubi e danneggiare o sporcare seriamente il reattore, andando quindi ad aumentare i costi per la sua manutenzione e mantenimento funzionale).