UNIVERSIDADE FEDERAL DE SÃO JOÃO DEL REICAMPUS ALTO PARAOPEBA

CURSO ENGENHARIA QUÍMICA

CINÉTICA E CÁLCULO DE REATORES QUÍMICOSCINÉTICA E CÁLCULO DE REATORES QUÍMICOS

Prof. Marcelo S. Batista

2012

CINÉTICA E CÁLCULO DE REATORES QUÍMICOSCINÉTICA E CÁLCULO DE REATORES QUÍMICOS

Plano de aulaPlano de aula

� Modo de operação de reatores

� Característica de reatores ideais

� Tabela estequiométrica para reator em batelada

Reação com reagente limitante� Reação com reagente limitante

� Tabela estequiométrica para reatores com escoamento

� Reatores com volume variável

� Cálculo da conversão de equilíbrio

� Algoritmo para reações isotérmicas

Revisão Revisão -- Características Características dos dos Reatores QuímicosReatores Químicos

Modo de Operação

• Contínuo

• Descontínuo

• Semicontínuo

• Semidescontínuo

Tipo de Reator • Catalítico

• Não catalítico

Número de Fases

Geometria do Reator

• Homogêneo

• Heterogêneo

• Tanque com agitação

• Tubular

• Leito fluidizado

Modo de Operação Modo de Operação dos dos ReatoresReatores

Descontínuo

• Reagentes adicionados no início da operação

• Reação termina quando atinge o grau de conversão

• Operação em regime transiente

• Aplicado à indústria de pequena escala

Contínuo

• Reagentes adicionados ao longo da operação

• Produtos retirados continuamente

• Operação em regime estacionário (fora partida e término)

• Aplicado à indústria de grande escala

Semidescontínuo

e semicontínuo

• Operação entre os dois tipos anteriores

• Variação da composição da massa reagente

• Adição de um reagente ou inerte ou purga de produtos

• Aplicado aos sistemas complexos

Os três principais Reatores Ideais Básicos Os três principais Reatores Ideais Básicos (foco nas reações homogêneas)(foco nas reações homogêneas)

3.1- Reator descontínuo (ou batelada) – é um tanque com agitação mecânica no qualtodos os reagentes são introduzidos no reator em uma única vez. Em seguida sãomisturados e reagem entre si. Após um tempo, os produtos obtidos são descarregadosde única vez deste reator.Em inglês é conhecido como: Batch Reactor (vide Figura 2a)

3.2 – Reator Tubular – é um tubo sem agitação no qual todas as partículas escoam 3.2 – Reator Tubular – é um tubo sem agitação no qual todas as partículas escoam com a mesma velocidade na direção do fluxo.Em inglês é conhecido como: Tubular Reactor ou Plug Flow Reactor (PFR) (Fig. 2b)

3.3 – Reator de mistura – é um tanque agitado com escoamento contínuo e semacúmulo de reagentes ou produtos e é operado de acordo com as seguintescaracterísticas:composição uniforme dentro do reatora composição de saída é igual à composição do interior do reatora taxa da reação é a mesma em todo o reator, inclusive na saída.Em inglês é conhecido como: Continuous Stirred Tank Reactor (CSTR). (Fig. 2c)

Figura 2 – Principais Tipos de Reatores IdeaisFigura 2 – Principais Tipos de Reatores Ideais

Tabela estequiométrica para reator em batelada

I

Reatores com escoamentoReatores com escoamento

Tabela estequiométrica para reatores com escoamento

reator em batelada

Tabela estequiométrica

reator com escoamento

Reações em fase gasosa

aA + bB ���� produtos

Comportamento de gás perfeito

Cálculo do equilíbrio

Cálculo da conversão de equilíbrio para reação em fase gasosa

Considere a seguinte reação elementar em fase gasosa, onde A

é alimentado puro, Kc = 20 dm3/mol e CAo = 0,2 mol/dm3.

Calcular a conversão de equilíbrio para reator em batelada e

reator contínuo.

Reator em batelada

Reator com fluxo

Algoritmos para reações isotérmicasAlgoritmos para reações isotérmicas