O Relatório de Calculo de Reatores

Faculdade Pitágoras Unidade Betim	[pic 1]
Relatório da Aula Prática
Prof: Leonardo	Disciplina: Calculo de Reatores I
Curso: Engenharia Química

 

EXPERIMENTOS COM REATORES

Aplicação dos conhecimentos teóricos

Componentes do grupo:

Diana Coelho

Francielle Queiroz

Roberto Santos

Betim

2016

1. Introdução

Os reatores químicos são equipamentos projetados para permitir a realização de reações químicas, para a obtenção de um ou vários produtos em condições seguras, eficientes e viáveis economicamente.

Vários autores comparam os reatores ao coração das unidades de fabricação de produtos químicos, pois são neles que ocorre efetivamente as transformações químicas e, além disso, se encontra-se rodeado por outros equipamentos destinados ao tratamento físico dos reagentes e produtos da reação.

Os vasos reacionais estão presentes em diversas áreas como: no craqueamento catalítico do petróleo, produção de etanol, produção de tintas, polímeros, indústrias de produtos químicos em geral, produção de bebidas (cerveja. vinhos), tratamento de efluentes domésticos e industriais.

 Estes equipamentos apresentam uma ampla variedade de formas e dimensões. Convencionalmente  podem ser classificados em descontínuo (batelada) e escoamento contínuo (tubular ou tanque)

1. Batelada ou descontínuo

         Nesse reator os reagentes são inicialmente carregados em um tanque, onde são bem misturados e a reação ocorre durante certo período. Assim, o batelada apresenta uma operação descontínua (não estacionária), mas, mantendo uniforme a composição dentro do reator, em qualquer faixa de tempo.

        O volume e a densidade no reator podem variar à medida que a reação avança. Se o reator operar com uma mistura reacional líquida, pode-se assumir que a densidade, ou seja, o volume por unidade de massa permanece constante. No entanto, se for aplicado uma mistura gasosa ou se houver a geração de vapor, não se aplica o conceito de constância.

Quando comparados com os reatores contínuos, os reatores descontínuos possuem a vantagem de viabilizar altas conversões por meio de longos tempos de reação e de serem versáteis, podendo ser utilizados para produzir diferentes produtos. Mas, também possui certas desvantagens, comor altos custos operacionais e dificuldade para produção em larga escala.

Os reatores batelada são usados principalmente para:

• Produção em pequena escala.
• Testes de novos produtos, cuja escala completa não tenha sido desenvolvida.
• Fabricação de produtos caros.
• Processo que são difíceis de serem conduzidos em operações contínuas.

1.  Reator de Contínuo de Tanque Agitado (CSTR)

 Este reator caracteriza-se por um tanque agitado com escoamento contínuo e sem acúmulo (regime estacionário), ou seja, durante a realização da reação química, ocorre a adição e a remoção contínua de matéria simultaneamente do reator.

A temperatura, a concentração ou a velocidade de reação dentro do CSTR não depende do tempo ou da posição. Consequentemente, elas são as mesmas na saída (como em qualquer outro ponto do tanque).

Geralmente, o CSTR é aplicado quando á uma necessidade de agitação intensa em meio líquido. Além disso, esse tipo de reator pode ser usado tanto isoladamente quanto combinado em série ou bateria de CSTRs. Quanto maior o número de reatores CSTR em série, mais próximo o sistema se comporta de um reator pistonado. Uma vez que, a concentração em cada reator é uniforme, no entanto, ela varia de reator para reator.

1. Reator Pistonado ou  (PFR – Plug Flow Reactor)

Consiste de um tubo vazio por onde passa a mistura reacional. Os reagentes são continuamente consumidos à medida que avançam no reator ao longo de seu comprimento. A massa no reator não é necessariamente fixa e a densidade da mistura reacional pode variar na direção do fluxo.

O escoamento de fluido através do reator é ordenado, não havendo mistura entre os elementos de fluidos. Na verdade, pode haver mistura ou difusão ao longo do caminho de escoamento. Portanto, a condição necessária e suficiente para escoamento pistonado é que o tempo de residência no reator deve ser o mesmo em todos os pontos de escoamento dos reagentes.

A concentração diminui progressivamente à medida que o fluido atravessa o PFR, já no CSTR a concentração cai imediatamente a um valor baixo. Por isso, o reator PFR é mais eficiente que o CSTR, uma vez que produz uma conversão mais alta por volume de reator dentre os reatores contínuos.

Os reatores tubulares são de fácil fabricação, montagem e manutenção, no entanto, é difícil de controlar a temperatura do reator, podendo ocorrer pontos quentes quando a reação é exotérmica.

1. Reação de Saponificação

Segundo Silveira (2011), a saponificação (do Latim sapo, significa “sabão”) é um tipo de reação que comumente ocorre entre um éster e uma base, resultando em um sal orgânico e um álcool. Um exemplo é a reação entre o acetato de etila e o hidróxido de sódio, produzindo acetato de sódio e álcool etílico.

De acordo com o mesmo autor, esse processo possui uma alta relevância, quando se utiliza óleos e gorduras, representando o processo de obtenção do sabão. Entretanto, se for analisar a produção do biodiesel, esses sabões não são indesejáveis, devido a possibilidade de formação de uma massa sólida e de difícil recuperação.

Assim, um meio de controlar esse tipo de reação é a aplicação de um recipiente que proporcione um meio reacional adequado para obter em maiores quantidades, o produto desejado.

Por isso, são aplicados reatores químicos, devido a possibilidade de controle do meio reacional, administrando as variáveis (temperatura, vazão de alimentação, concentração de reagentes, etc.) existentes no processo de obtenção do produto de valor agregado.