Proces operacyjny kotła reakcyjnego zazwyczaj rozpoczyna się od załadunku surowców. Reagenty wprowadzane są do naczynia przez wlot, po czym wlot jest zamykany i uruchamiany jest układ mieszania. Układ mieszania wykorzystuje obrotowe łopatki lub turbiny do równomiernego mieszania reagentów,-zapobiegając powstawaniu obszarów o zbyt wysokim lub niskim stężeniu-, zapewniając w ten sposób równomierny przebieg reakcji.
Następnie temperatura wewnętrzna jest regulowana za pomocą systemu ogrzewania lub chłodzenia. Kontrola temperatury jest krytycznym czynnikiem w procesie reakcji, ponieważ bezpośrednio wpływa na szybkość reakcji i jakość produktu. Na przykład niektóre reakcje wymagają wysokich temperatur w celu przyspieszenia procesu, podczas gdy inne wymagają niskich temperatur w celu zahamowania reakcji ubocznych. Metody ogrzewania obejmują ogrzewanie elektryczne, parowe lub olej termiczny, podczas gdy chłodzenie zwykle osiąga się za pomocą cyrkulującej wody chłodzącej lub innych mediów chłodzących.
Ciśnienie jest kolejnym ważnym parametrem podczas reakcji. W przypadku reakcji obejmujących gazy lub wytwarzających gazy należy zachować określone warunki ciśnienia. Kotły reakcyjne są zwykle wyposażone w czujniki ciśnienia i zawory bezpieczeństwa, aby zapewnić utrzymanie ciśnienia w bezpiecznym zakresie. Konstrukcja mechanizmu uszczelniającego ma kluczowe znaczenie dla utrzymania ciśnienia; powszechne metody uszczelniania obejmują uszczelnienia mechaniczne i uszczelnienie dławnicowe.
Po zakończeniu reakcji produkt jest odprowadzany przez wylot. Niektóre kotły reakcyjne są również wyposażone w systemy czyszczące, które usuwają pozostałości materiałów po każdym użyciu, zapobiegając w ten sposób-zakażeniu krzyżowemu.
