การออกแบบเครื่องปฏิกรณ์เคมีนั้นจำเป็นต้องอาศัยความรู้ทางด้านจลนพลศาสตร์เคมี (Chemical Kinetic) ซึ่งจะเป็นการคำนวณหาความเร็วของการเกิดปฏิกิริยาเคมี โดยจะศึกษาอันดับของปฏิกิริยา, พลังงานกระตุ้น, ขั้นตอนกำหนดปฏิกิริยา, กลไกของปฏิกิริยา รวมทั้งศึกษาปัจจัยต่างๆที่มีผลต่อความเร็วของการเกิดปฏิกิริยาเคมีด้วย
ตัวอย่างที่บ่งชี้ให้เห็นของความสำคัญของ ความเร็วของการเกิดปฏิกิริยา ได้แก่ ปฏิกิริยาการเผาไหม้ของสารทั่วๆไป ซึ่งปฏิกิริยาการเผาไหม้จริงๆแล้วก็หมายถึงการทำปฏิกิริยากับออกซิเจนนั่นเอง ซึ่งโดยทั่วไปแล้วเกิดขึ้นได้เองแต่ว่าช้ามากจนเราไม่สามารถสังเกตเห็นการเปลี่ยนแปลงได้ แต่เมื่อเราทำการให้ความร้อนเข้าไปจะทำให้ปฏิกิริยาเกิดขึ้นอย่างรวดเร็วและให้ความร้อนออกมา ซึ่งก็ทำหน้าที่เป็นตัวทำให้ปฏิกิริยาเกิดขึ้นอย่างต่อเนื่องไปเรื่อยๆจนสารตั้งต้นหมดไป ซึ่งปัจจัยที่มีผลต่อการเกิดปฏิกิริยาเคมีมีดังนี้
1.ธรรมชาติของสารตั้งต้นและผลิตภัณฑ์
2.ความเข้มข้นของสารตั้งต้นและผลิตภัณฑ์
3.อุณหภูมิ
4.อิทธิพลของสารจากภายนอก เช่นตัวเร่งปฏิกิริยา (Catalysts) หรือตัวขัดขวางปฏิกิริยา (Inhibitors)
ประเภทของปฏิกิริยาเคมีแบ่งเป็น 2 ประเภทคือ
1.) แบ่งตามจำนวนปริมาณสารสัมพันธ์ (Single Reaction and Multiple Reaction )
ความสัมพันธ์ของมวลสารองค์ประกอบที่เกี่ยวข้องกับปฏิกิริยาที่สามารถเขียนแทนด้วยสมการปริมาณสารสัมพันธ์เพียงสมการเดียวเรียกว่า ปฏิกิริยาเดี่ยว (Single Reaction) ถ้าต้องใช้หลายสมการจะเรียกปฏิกิริยานั้นว่า พหุปฏิกิริยา (Multiple Reaction)
2.) แบ่งตามวัฏภาคของปฏิกิริยาที่เกี่ยวข้อง (Homogeneous and Heterogeneous Reaction)
วัฎภาคของสารทำปฏิกิริยานั้น จะเป็นตัวกำหนดว่าปฏิกิริยาเป็นแบบใด ถ้าปฏิกิริยาเกิดในวัฎภาคเดียวกันจะเรียกว่า ปฏิกิริยาเอกพันธุ์ (Homogeneous Reaction) แต่ถ้ามีมากกว่า 2 วัฎภาคขึ้นไปเรียกว่า ปฏิกิริยาวิวิธพันธุ์ (Heterogeneous Reaction)
ในการศึกษาเรื่องจลนพลศาสตร์เคมีนั้นอาจมีบางปฏิกิริยาที่สามารถย้อนกลับได้ (Reversible Reaction) ซึ่งการที่เกิด Reversible Reaction เมื่อถึงจุดสมดุล (equilibrium) แล้วนั้น Forward Reaction จะเท่ากับ Backward Reaction และสมบัติของสารทุกชนิดคงที่ ซึ่งการที่จะเกิด equilibrium ได้นั้น จะต้องเกิดในระบบปิด (Closed System) ซึ่ง Driving Force ในการเกิด equilibrium นั้นมี 3 ประการ ได้แก่
1.) Pressure
2.) Concentration
3.) Temperature
ซึ่งในการทดลอง Estimation of Kinetic Parameter นั้นจะศึกษาในกรณี Temperature ไม่คงที่ (Nonisothermal) โดยใช้เครื่อง Thermal Gravimetic Analyser (TGA) ซึ่งเป็นเครื่องมือสำหรับวิเคราะห์หา Parameter ของจลนศาสตร์เคมีของปฏิกิริยา โดยอาศัยการลดลงของน้ำหนักของแข็ง
ซึ่งขึ้นกับเวลา อุณหภูมิ ซึ่งวิธีนี้ได้นำไปใช้ในการศึกษาพฤติกรรมของของแข็ง เช่น การเผาไหม้, การไพโรไลซิสของชีวมวล, การแตกตัวของของแข็ง เป็นต้น