Os reatores do tipo tanque, como o próprio nome está indicando, são constituídos por um tanque dentro do qual ocorre a reação. O tanque tem normalmente um corpo cilíndrico vertical com tampo numa ou em ambas as extremidades. Quando o tanque tem tampos em ambas as extremidades ele é dito fechado, se apenas em uma, aberto.
Tanques cilíndricos horizontais são possíveis, mas são mais usados para armazenamento. Tanques com outros formatos são raros. Tanques esféricos, embora gastem menos material por unidade de volume, são mais caros e difíceis de serem construídos. Portanto, a escolha deste formato precisa de uma boa justificação. Os formatos de tampos mais usados são; plano, cônico, hemisféricos, elipsoidais e torisféricos.
Para manter a mistura reagente uniforme e para melhorar as condições de transferência de calor e massa os tanques de reação são dotados de agitadores mecânicos. Os agitadores mais usados são as hélices e as turbinas.
Para manter a temperatura na faixa ideal para a realização da reação os tanques são dotados de trocadores de calor que podem ser uma camisa ou uma serpentina. O controle da temperatura pode ser por circulação da mistura por um trocador de calor externo que pode ser de carcaça e tubos ou de placas.
Quanto ao modo de funcionamento os reatores do tipo tanque podem ser: descontínuos, contínuos ou semicontínuos (ou semidescontínuos se preferir).
Nos reatores descontínuos ou, como são mais conhecidos, nos reatores do tipo batelada, os reagentes, juntamente com catalisador, solvente e tudo o que for necessário, são introduzidos no tanque de uma só vez no início do processo. O tanque é então fechado e levado para as condições de temperatura e pressão onde ocorrerá a reação. A reação é então deixada ocorrer durante o tempo planejado e o reator devolvido para as condições de temperatura e pressão adequadas para ser descarregado. Terminada a descarga, o reator é preparado para receber nova carga. Então o ciclo operacional deste tipo de reator se compõe de; carga, partida, reação, desligamento, descarga e limpeza. A soma dos tempos de carga, partida, desligamento, descarga e limpeza invariavelmente é maior do que o tempo de reação.
A principal vantagem deste tipo de reator é a sua flexibilidade operacional. O mesmo tanque pode ser usado num instante para realizar uma reação e noutro instante realizar outra reação apenas adaptando o tempo de reação. A principal desvantagem é o fato do tempo de reação ser apenas uma fração do tempo total de funcionamento por ciclo o que torna a sua produtividade baixa. Eles são portanto indicados para produção em pequena escala de produtos com alto valor agregado. São ideais portanto para serem usados na química fina.
Os reatores do tipo tanque contínuos, mais conhecido pela sua sigla em inglês CFSTR (Continuous Flow Stirred Tank Reactor). Neste tipo de reator a carga, a reação e a descarga são simultâneas. Eles são continuamente alimentados com os reagentes e os produtos são também continuamente descarregados. O tempo de reação é controlado pela razão volume:vazão que recebe o nome de tempo de residência. É bom ressaltar que a vazão que define o tempo de residência é a vazão volumétrica da mistura reagente. Os reatores do tipo tanque contínuos apresentam em relação ao reatores de batelada a desvantagem de serem pouco flexíveis. Por isso são mais usados para produtos de baixo valor agregado.
Quando o funcionamento do reator do tipo tanque não puder ser enquadrado nas duas formas acima ele recebe o nome de semicontínuos. Isso ocorre quando um dos reagentes é introduzido de uma só vez no início e o outro ser alimentado continuamente durante a reação. Numa reação de polimerização o monômero e o solvente podem ser introduzido de uma só vez no tanque e o iniciador ser introduzido segundo uma estratégia pré-estabelecida ao longo da reação. Outro exemplo é o caso onde um dos produtos sai como gás durante a reação devendo ser retirado continuamente enquanto a reação durar.
Os reatores do tipo tanque não são adequados para reações em fase gasosa. Para este tipo de reação os reatores tubulares são preferidos.
Se a mistura reagente for heterogênea, então o critério mais importante para selecionar um reator do tipo tanque é que a fase continua seja líquida. Se a mistura reagente for do tipo líquido-sólido a questão a ser levantada é quanto a abrasão das peças móveis. Então a fase sólida deve ser finamente moída para minimizar a abrasão. Para reações em mistura do tipo líquido-gás e líquido-líquido o reator do tipo tanque deve ser considerado como uma possível escolha principalmente se a reação for governada pelar transferência de calor e massa.
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