Tecniche di Agitazione e Miscelazione nei Processi Industriali

Definizione e differenze nelle tecniche di agitazione e miscelazione

L'agitazione è il processo attraverso il quale si creano moti irregolari all'interno di un fluido, o di un materiale che si comporta come tale, per indurre il movimento delle particelle o delle molecole di una o più fasi, raggiungendo lo scopo prefissato nel minor tempo possibile e con il minimo dispendio energetico.

Nel caso in cui il movimento non coinvolga una singola sostanza, ma due o più sostanze, miscibili o meno, si parla di miscelazione. L'obiettivo principale è ottenere una distribuzione casuale di tali sostanze o fasi.

Obiettivi globali delle tecniche di miscelazione

Questa tecnica è destinata, a livello globale, a:

• 1. Produrre e mantenere una distribuzione uniforme del materiale in trattamento, o aumentare la velocità con cui ciò si verifica.
• 2. Produrre e mantenere una distribuzione uniforme del calore.
• 3. Aumentare la superficie specifica attiva delle varie fasi che costituiscono il prodotto agitato.

Finalità specifiche dell'agitazione dei liquidi

È possibile definire lo scopo dell'agitazione di un liquido in base a diversi obiettivi specifici:

• Sospensione di particelle solide.
• Miscelazione di fluidi immiscibili.
• Dispersione di un gas in un liquido sotto forma di bollicine.
• Dispersione di un liquido immiscibile per formare un'emulsione o una sospensione di goccioline.
• Promozione dello scambio termico tra il fluido e una serpentina.

Significato chimico dell'agitazione

Le proprietà meccaniche e fisiche dipendono dal grado di omogeneità del mix ottenuto, influenzando la composizione del prodotto finale. È essenziale disporre di mezzi di agitazione corretti per evitare disparità di concentrazione o di temperatura, che portano alla comparsa di isomeri, scarti indesiderati, difficoltà nella separazione del prodotto principale e riduzione delle rese.

Si consideri una reazione tra due sostanze A e B: se il reattore viene agitato a un basso numero di giri, il prodotto finito potrebbe essere il risultato della condensazione di due molecole di A; tuttavia, se l'agitazione è molto intensa, la condensazione dei reagenti può portare a un prodotto di tipo A₂B.

Tre tipi di reazioni in un sistema eterogeneo

• Tipo I: All'aumentare del grado di agitazione (RPM), la velocità di reazione aumenta in modo più o meno lineare. L'influenza della temperatura può essere considerata trascurabile.
• Tipo II: L'agitazione ha un'influenza positiva progressiva, ma solo fino a un certo grado; superata tale soglia, la reazione diventa insensibile all'agitazione e inizia a dipendere dalla temperatura.
• Tipo III: La velocità di reazione non è influenzata né dalle turbolenze né dalla temperatura.