כלי תגובה הוא מיכל תגובה מקיף, שתוכנן עם פונקציות מבניות ספציפיות ותצורות עזר המבוססות על תנאי תגובה. מההזנה הראשונית לתגובה ועד לפריקה, התהליך כולו יכול להיות אוטומטי להשלמת שלבי תגובה מוגדרים מראש, עם שליטה קפדנית על פרמטרים מכריעים כגון טמפרטורה, לחץ, בקרה מכנית (ערבול, אוורור וכו') וריכוזי מגיבים/מוצרים. המבנה שלו מורכב בדרך כלל מגוף כלי, מכשיר שידור, מכשיר ערבוב, מכשיר חימום, מכשיר קירור ומכשיר איטום. ציוד עזר מקביל כולל: עמודי חלוקה, מעבים, מפרידי מים, מיכלי איסוף ומסננים.
חומרי כלי תגובה כוללים בדרך כלל פלדת מנגן פחמן, נירוסטה, זירקוניום, סגסוגות על בסיס ניקל- (Hastelloy, Monel) וחומרים מרוכבים אחרים. ניתן לייצר כלי תגובה באמצעות חומרים מנירוסטה כגון SUS304 ו-SUS316L. התקני ערבוב כוללים סוג עוגן, סוג מסגרת, סוג משוט, סוג טורבינה, סוג מגרד וסוג משולב. המנגנון המסתובב יכול להשתמש במפחיתי גלגלי שבבי ציקלואידיים, במפחיתי מהירות משתנים ברציפות או בממירי תדרים כדי לעמוד בדרישות התגובה המיוחדות של חומרים שונים. התקני איטום יכולים להשתמש באטמים מכניים, אטמי אריזה ומבני איטום אחרים. מערכות חימום וקירור יכולות להשתמש במבנים כגון מעילים, חצאי-צינורות, סלילים ופלטות מילר. שיטות החימום כוללות קיטור, חימום חשמלי ושמן להעברת חום כדי לעמוד בדרישות התהליך של סביבות עבודה שונות, כגון עמידות לחומצה, עמידות בטמפרטורה גבוהה, עמידות בפני שחיקה ועמידות בפני קורוזיה. יתר על כן, ניתן להתאים עיצובים וייצור בהתאם לדרישות תהליך המשתמש.
