Beira, 06 de Maio de 2015Disciplina:REACTORES QUMICOSUNIVERSIDADE ZAMBEZEDocente: Eng. Felisberto LcioASSOCIACAO DE REACTORES QUMICOSTEMPOS DE RETENCAO

5.1 Reactores tubulares (PFR) em serieSejam n reactores tubulares em serie e X1, X2, , Xn, a conversao de saida de cada um dos reactores em serie ser: No primeiro reactor,No i-simo reactor,Concluindo,Para n reactores em serie tem-se,N.B: n reactores em serie com um volume total V fornecem a mesma conversao que um unico reactor tubular de volume V.Na prtica industrial os reactores que geralmente sao associados sao os continuos: CSTR e PFR. Beira, 06 de Maio de 2015

5.2 Reactores tubulares (PFR) em Paralelo comum operar sistemas com n reactores tubulares em paralelo com o mesmo volume V para cada reactor. Neste caso, o caudal de alimentacao constante para cada um dos n reactores, o que fara com que o tempo espacial () se mantenha constante.Entretanto, a operacao de sistemas com n reactores tubulares em paralelo so levara a eficiencia maxima de producao se o tempo espacial para cada reactor for constante. Qualquer outra forma de alimentacao onde () nao seja mantido o mesmo em todos os reactores conduzira a uma menor eficiencia so sistema. Beira, 06 de Maio de 2015

5.3 Reactores CSTR em serieCada entrada e sada tratada como sendo um reactor perfeitamente agitado, portanto, sao aplicados todos calculos apresentados para os reactores CSTR.Muitas vezes, para facilitar o projecto de reactores, os volumes dos reactores associados tem sido mantidos iguais, V1=V2=V3=V. Comportamento do elemento limitante numa associao em srie Beira, 06 de Maio de 2015

A associao dos reactores CSTR em srie visa reduzir o tempo de residncia e por conseguinte o volume do reactor.Para reaccoes de ordem n > 0, a concentracao do reagente diminue axialmente para um reactor PFR, enquamto que para um reactor CSTR, a concentracao do reagente cai imediatamente para um valor baixo. Em funcao disso, o reactor tubular mais eficiente do que o CSTR. a) Reaccoes de Primeira OrdemSeeBeira, 06 de Maio de 20155.3 Reactores CSTR em serie cont.

Analizando apenas o ultimo reactor, tem-se:Da mesma forma se deduzir o modelo matematico para reaccoes de segunda ordem.Beira, 06 de Maio de 20155.3 Reactores CSTR em serie cont.

6 Tempos de residenciaComo as molculas de um fluido escoando atravs do reactor podem no permanecer exatamente o mesmo tempo dentro deste, a distribuio de tempos nos quais essas molculas (elementos individuais do fluido) permanecem no reactor pode ser medida atravs de tcnicas de injeo de marcadores (traadores).Beira, 06 de Maio de 2015Nesta tcnica, injeta-se o traador na entrada do reator no tempo t = 0 e mede-se a sua concentrao na sada do reator em funo do tempo. Como o traador tem que se deslocar atravs do reactor exactamente como o fluido como um todo, ele deve apresentar propriedades fsicas similares s do fluido, e ser completamente solvel na mistura. Alm disso, o traador no pode se depositar no reator, separar-se em fases, reagir, adsorver-se nas paredes do reator ou em qualquer componente interno, difundir-se em relao ao fluido e influenciar o escoamento do fluido de qualquer forma. Resumindo, o traador deve ser um produto qumico de fcil determinao na gua, no txico e conservativo.

6 Tempos de residencia cont. Ressalte-se ainda que, o inicio da colecta das amostras deve ser concomitante ao momento da dosagem do traador e deve decorrer em intervalos de tempo iguais.Beira, 06 de Maio de 2015Algumas tcnicas de medida normalmente utilizadas so: radioatividade, condutividade eltrica, ndice de refrao, entre outras. O traador tem que ser injetado de tal forma que ele represente uniformemente cada elemento do fluido na entrada.Os dois mtodos mais usados de injeo so: Perturbao em pulso (neste caso, uma quantidade pr-definida do traador instantaneamente aplicada na corrente de alimentao que entra no reator, em um tempo to curto quanto possvel. A concentrao de sada ento medida em funo do tempo);Perturbao em degrau (caracteriza-se pela aplicao contnua de uma dosagem pr-definida do traador).

6 Tempos de residencia cont. No h mistura de fluido na direo do escoamento. Cada elemento do fluido gasta exatamente o mesmo tempo no reator. O tempo que o traador gasta em um PFR ideal (na ausncia de disperso e para uma vazo volumtrica constante).Beira, 06 de Maio de 2015Se houvesse uma pequena quantidade de mistura na direo do escoamento, todo o traador no sairia exactamente no mesmo tempo. Uma pequena quantidade se misturaria com elementos do fluido injectados um pouco antes e uma pequena quantidade com elementos injectados mais tarde. A alimentao se mistura instantaneamente no contedo do reator e a composio da corrente efluente exatamente a mesma que a composio do fluido dentro do reactor. A concentrao do traador na corrente deixando o CSTR ideal tem um mximo em t = 0 e diminui continuamente ao longo do tempo. Reator de Mistura Ideal (CSTR) Reator tubular Ideal (PFR)

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