Embed Size (px)
Citation preview
NetMix Para Reacções de Ordem Zero
Grupo I
Cátia Mariano; Cristovão Brandão; Jaime Estefanía; Yaidelin Manrique
Porto, 5 de Junho de 2009
Distribuição dos Tempos de Residência
e Conversão (MM e ST)
Departamento de Engenharia QuímicaEngenharia Da Reacção II
Introdução ao NetMixMisturador estático constituído por uma rede
de câmaras interligadas por canais
Permite controlar a mistura de fluídos de uma forma optimizada e reproduzível
Possibilidade de maximizar controladamente a selectividade da reacção
Inexistência de problemas de scale-up
Versatilidade do modo de operação
2
Aplicações do NetMix
Nanomaterias
Emulsões
Microcápsulas
Produtos farmacêuticos
Químicos de alto valor acrescentado
Explosivos
3
Conjunto de canais e câmaras conectados em série
Modelo do Reactor NetMix
4
Canais cilíndricos
Câmaras cilíndricas ou esféricas
Modelização do NetMixConjunto de Reactores Pistão (RP) e Reactores
Perfeitamente Agitados (RPA) em série
NetMix
5
q q
qq/2
q/2
Dos balanços materiais para cada reactor obtêm-se as seguintes Funções de Transferência
Para cada RP Para cada RPA
Para o Sistema Global
Distribuição dos Tempos de Residência
6
sC
Cg
Ae
ss
RPA
RPARPA
1
1
,
,
,
)(s
e
ss P
RP
RPRP e
C
Cg
,
,)(
sPA
sgsgC
CsG e
s
n
n
nn
e
sRPRPA
)1()1(
11
)()()(
Obtém-se a E(t) do modelo a partir da Função de Tranferência Global
Distribuição dos Tempos de Residência (II)
7
))1(()1()!1(
1)(
)()(
))1((1
)1(
1
)( P
P
P ntHntn
tE
sGLtE
ent
An
n
A
Normalização da Distribuição dos Tempos de Residência
8
Definiu-se a variável do tempo adimensional como
Por definição
onde
)()( tEETALPASSAGEMTO
TALPASSAGEMTO
t
PARPRPATOTAL
TALPASSAGEMTOnn
Q
nn
Qvvv 1)1(2
Distribuição dos Tempos de Residência E(θ)
9
Variação do número de reactores em série para τA = τP
0 0.5 1 1.5 2 2.5 30
1
2
3
4
5
6
7
8E(θ) (n=1)
E(θ) (n=30)
E(θ) (n=50)
E(θ) (n=70)
θ
E(θ)
Distribuição dos Tempos de Residência E(θ) (II)
10
Variação da relação entre τA e τP mantendo-se fixo o número de reactores em série (n = 50)
0 0.5 1 1.5 2 2.5 30
5
10
15
20
25
30
35
E(θ) (n=50 , τA = τP)
E(θ) (n=50 , τA = 0,10 τP)
E(θ) (n=50 , τA = 10 τP)
θ
E(θ)
Num Reactor BATCH
Reacção Ordem Zero
11
A Bk
0 25 50 75 100 125 1500
4
8
12
Tempo [s]
Con
cen
tração
[mol/
dm
^3
]
-k
0
0)(A
AAA C
CCtX
sdm
molkrA 3
ktCtC AA 0)(
Segregação Total
12
0 2 4 6 8 10 129.40
9.50
9.60
9.70
9.80
Concentração para Segregação Total
Fixo Volume Total
taop = taoa; 2Vtotal
taop = 0,5 taoa; 2Vtotal
taop = 1,5 taoa; 2Vtotal
taop = taoa; Vtotal
taop = 0,5 taoa; Vtotal
taop = 1,5 taoa; Vtotal
Ca,s
-1 1 3 5 7 9 11 13 159.50
9.63
9.75
9.88
10.00
10.13
Concentração para Se-gregação Total
Taop= 0.5 taoa Taop=taoaTaop= 1.5 taoa
n
Ca,s
[m
ol/
dm
^3]
kC
n
ntAn
n
A
ARFSTA
AO
P
P
P dtntn
ktCdttECC e/
)1(
))1((1
)1(
0, )( )1()!1(
1)()(
0
n
Mistura Máxima
13
AOAA CCtF
tEr
dt
dCA
)(1
)(
AOA
P
P
P
P
P
P
AO CC
dtntn
ntHntn
kCtHtHk
dt
dC
t
n
ntAn
n
A
ntAn
n
AA
e
e
)1(
))1((1
)1(
))1((1
)1(
)(
)(
)1()!1(
11
))1(()1()!1(
1
)(
Resolvendo a EDO através de métodos numéricos, obtém-se
Para n=1
Para n=5
%5,10,,
tMMAMMA XX
%30,,
tMMAMMA XX
Ao aumentar o número de reactores em série no modelo do NetMix, a variância da curva da distribuição de tempos de residência diminui.
Mantendo fixo o número de reactores, quanto maior for o tempo de passagem nos canais (RP) em relação ao das câmaras (RPA), a curva de DTR aproxima-se ao impulso de Dirac.
Conclusões
14
Para uma reacção de ordem zero, o parâmetro de maior influência na conversão é o volume total do reactor.
Para reacções de ordem zero a conversão segundo os modelos ST e MM deveria ser igual
Conclusões
15
16
Obrigado pela atenção!
