Por exemplo, nas fábricas de amônia o nitrogênio atmosférico reage com o hidrogênio petroquímico para formar o produto desejado a amônia. A reação transformadora é
Esta reação ocorre em condições de temperatura e pressão elevadas na presença de um catalisador sólido específico a base de ferro. Para explicar a ação catalítica a reação se desdobra em etapas irredutíveis simples, mas isso não importa, pelo menos por enquanto.
O equipamento que realiza esta reação é conhecido como conversor de amônia. Como ele realiza a transformação química em escala industrial, ele é um reator químico no sentido exato do termo. O seu desenho é muito especifico para o tipo de reação que realiza, não servindo para realizar outras reações.
A definição dos reatores químicos, embora muito singela, impõe algumas restrições que não podem ser ignoradas:
1. A primeira é que os reatores químicos são equipamentos industriais. Isso elimina todos os equipamentos e vidraria que realizam reações fora do contexto industrial. Então, não são reatores químicos as vidrarias e os equipamentos laboratoriais que realizam reações como parte de procedimentos analíticos e sintéticos. São exceções, as réplicas em pequena escala construídas para fins de simulação e desenvolvimento de processos ou como parte de um procedimento de “scale up”.
2. A segunda restrição é que o produto visado seja um dos produtos da reação que ocorre no reator. Por exemplo, nas fabricas de papel e celulose a matéria prima, usualmente madeira, é digerida com soda. A soda reage com um dos componentes da madeira, a lignina, transformando-a em lignato de sódio solúvel, que sai do digestor na forma de uma solução altamente poluente conhecida como lixivia preta. A celulose, que é o produto desejado, passa incólume pelo processo para se constituir no produto industrial desejado. Como a celulose não é produto da reação, o digestor não é um reator químico no sentido exato do termo. O objetivo é separar a celulose da lignina. Com isso, o digestor vai cair em operações unitárias na capitulo dos equipamentos que realizam separações reativas.
3. A terceira restrição exclui os equipamentos que realizam reações visando a produção de energia. Estão neste caso, as fornalhas que queimam óleo combustível para fins energéticos. Paradoxalmente, as fornalhas que queimam óleo para produção de negro de fumo são reatores químicos já que o negro de fumo é o produto da reação.
Antes de seguir em frente, é importante lembrar que os reatores químicos são raramente conhecidos por este nome. Em geral, eles são nomeados de acordo com a transformação que realizam ou pela marca do fabricante. O termo reator químico é mais usado no mundo acadêmico.
A preocupação com uma boa definição se deve ao desejo não perder o rumo nas etapas seguintes. Estudar reatores é como andar num labirinto de possibilidades.
