Deduçao Difusao

Vamos agora considerar um modelo simplificado para um reator catalítico, tal como o sistema ilustrado na Fig. 18.3-1a, no qual está ocorrendo a reação 2A —> B. Um exemplo de uma reação desse tipo seria a reação de dimerização do CH3CH=CH2 com catalisador sólido. Vamos imaginar que cada partícula de catalisador está envolvida por um filme de gasoso estagnado através do qual a espécie A tem que se difundir até alcançar a superfície do catalisador, como mostrado na Fig. 18.3- lb. Admitimos ainda que na superfície do catalisador a reação 2A —+ B ocorre instantaneamente e que os produtos da reação se difundem através do filme em sentido oposto para a corrente gasosa externa composta de A e B. Queremos obter uma expressão para a taxa local de conversão de A em B quando a espessura efetiva do filme e as concentrações x.40 e xso são conhecidas. Supomos ainda que o filme é isotérmico, embora em muitas reações catalíticas o calor gerado não possa ser desprezado. Para a situação ilustrada na Fig. 18.3- lb e da estequiometria da reação, sabemos que para um mol de B se movendo no sentido negativo da direção z, há dois moles de A se movendo em sentido positivo. Assim, no regime permanente.

[pic 1]

A grandeza NAz pode também ser interpretada como a taxa local de reação por unidade de área superficial da partícula de catalisador. Essa informação pode ser combinada com uma outra relacionada ao reator catalítico ilustrado na Fig. 18.3- 1(a) para obtermos a taxa global de conversão do reator.

Um ponto deve agora ser ressaltado. Embora a reação química ocorra instantaneamente na superfície do catalisador, a conversão de A em B se dá a uma taxa finita devida ao processo difusivo, o qual ocorre “em série” com a reação. Desse modo consideramos que a conversão de A em B é uma reação controlada pela difusão.

Nesse exemplo, admitimos que a reação ocorre instantaneamente na superfície do catalisador. No próximo exem- plo mostraremos como levar em conta as reações que são caracterizadas por uma cinética finita na superfície do catalisador.