Relatório de Experimento Químico

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CÁLCULO DE REATORES

BIOSOLO

CASSIA FIALHO MORAES

JESSYE PATTERSON DE SOUZA SANTOS

THAISMARA VIEIRA DE JESUS

BIOSOLO

Professor:  Paulo Ricardo Amador Mendes

 

SUMÁRIO

1. INTRODUÇÃO         03

2. QUEM SOMOS         05

3. JUSTIFICATIVA: TÉCNICA, ECONÔMICA E AMBIENTAL        06

4. PARAMÊTROS CINÉTICOS         09

5. REATORES IDEAIS        06

5.1. Reator do tipo batelada         09

5.2. Reator do tipo CSTR         12

5.3. Reator do tipo PFR        06

6. SITUAÇÃO PROBLEMA         09

7. CONCLUSÃO         12

6. REFERÊNCIAS         13

INDICE DE ILUSTRAÇÕES

Figura 1: Demonstrativo da produção e importação do Nitrogênio, Fosforo e Potássio        03

Figura 2: Reator do tipo CSTR        05

Figura 3: Reator do tipo PFR        06

Figura 4: Comparativo entre os reatores ideais         09

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1. INTRODUÇÃO

O estudo e desenvolvimento dos Reatores Químicos são fundamentais para a produção de muitos produtos químicos industriais. Eles combinam a cinética química e o projeto de reatores para selecionar um sistema de reatores que opere de maneira mais segura e mais eficiente no processo da reação necessária. Conforme Fogler (2012), a cinética química e o projeto de reatores estão no coração de quase todos os processos químicos industriais. É, principalmente, o conhecimento da cinética química e o projeto do reator que distinguem o engenheiro químico dos outros engenheiros.

1. QUEM SOMOS

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Fundada em 1996, localizada na cidade de Lorena-SP, a biosolo se destaca como sendo uma das principais produtoras de fertilizantes do vale do paraíba.

A biosolo é a pioneira no desenvolvimento e produção de fertilizantes a base de nitrogênio, a empresa sempre dobrou esforços para garantir em primeiro lugar a satisfação de nossos clientes possibilitando os produtores rurais uma alta produção, bem como um contínuo melhoramento do solo, garantindo assim uma nutrição vegetal sustentável e com menor impacto ambiental.

Hoje, mais do que nunca, a empresa reconhece que a busca por inovação não é mais um diferencial, mas uma necessidade para continuar propondo soluções rumo a uma indústria de fertilizantes mais sustentável.

Sendo assim, a biosolo é voltada não apenas para a produção de fertilizantes, mas também para a produção de sua principal matéria prima, sendo ela a amônia.

O principal objetivo de produzirmos a matéria prima é reduzir a dependência brasileira dos fertilizantes importados, consequentemente produzindo de uma maneira mais rentável e sustentável.

Com a constante mudança do mercado, e a grande demanda nos últimos anos, a biosolo irá dobrar a produção de amônia para melhor atender as demandas e contribuir para o mercado interno.

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1. Justificativa: Técnica, econômica e ambiental

 

O Brasil possui 340 milhões de hectares terras agriculturáveis sendo que desse total 72 milhões (21%) são para o cultivo da lavoura anuais e perenes e 172 milhões (50%) de hectares são pastagens, além de clima diversificado com energia solar abundante e chuvas regulares, e quase 12% de toda a água doce disponível no planeta. Somado a isto, o país possuí excelentes condições no desenvolvimento do agronegócio que é hoje uma das principais locomotivas da economia brasileira.

O Brasil é hoje um importante produtor e exportador mundial de produtos agrícolas, sendo o maior produtor mundial de suco de laranja, café, açúcar e o segundo maior produtor de soja em grãos. O agronegócio brasileiro representa aproximadamente 40% das exportações do Brasil.

Em 2016, a produção agrícola no Brasil bateu recorde, alcançando 230 milhões de toneladas. A agricultura no país, segundo o global fert, está entre os mais evoluídos do mundo, inclusive no que diz respeito as boas práticas de manejo de nutrientes e conservação do solo.

Os fertilizantes de modo geral, desempenham um importante papel no desenvolvimento das plantas, eles fornecem ao solo os nutrientes que elas necessitam para germinar e produzir folhas, sementes e frutos. Quando usado de forma consciente e empregando técnicas agrícolas, formam em si a chave necessária para o aumento da produtividade, e consequentemente a redução dos custos dos alimentos.

Grande parte dos fertilizantes do Brasil são importados, em destaque está o fertilizante a base de potássio, veja o gráfico a seguir:

Figura 1:  Demonstrativo da produção e importação do Nitrogênio, Fosforo e Potássio.

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Fonte: Google

  Os fertilizantes a base de nitrogênio correspondem a 25% da produção e 75% do consumo interno é importado, conforme o gráfico acima.

Devido a todos esses dados apresentados referente ao nosso solo, ao nosso clima com as 2 estações bem definidas que favorecem significativamente o nosso solo, temos argumentos plausíveis para justificar nosso aumento da produção de amônia, podendo ser dividido em 3 pilares, sendo eles: justificativa técnica, econômica e ambiental:

• Justificativa técnica: Produto usado de matéria prima em muitas aplicações, estável quando respeitado as condições de armazenamento e manuseio. Amônia é uma das substâncias mais produzidas, graças a ela pode-se aumentar a produtividade da agricultura, produzir desinfetantes, tinturas, materiais plásticos e até explosivos, produtos esses que fazem da amônia um dos compostos mais produzidos no mundo.

• Justificativa econômica: Com o aumento da produção de amônia, consequentemente teremos um aumento na produção de fertilizantes, sendo assim, satisfaremos o maior número de clientes possíveis. Gerando assim, lucro para a empresa.
• Justificativa ambiental: Ao aumentarmos a produção de fertilizantes através do aumento da produção de amônia, irá ajudar a reduzir a dependência brasileira dos fertilizantes importados, contribuindo assim, para a agricultura e a economia do mercado interno a produzir de uma maneira mais rentável e sustentável.

1. PARÂMETROS CINÉTICOS

• Equação da velocidade da reação

N2 + 3 H2 → 2 NH3

V=K.[N2]2.[H2]1

• Ordem da reação

1° e 2° ordem

• Constante de velocidade

K= 1,5

• Temperatura de trabalho

450°C

• Tonelada desejada:

1 tonelada por ano

• N2 + 3 H2 → 2 NH3
• Massa molecular: 34g/mol
• Reação não elementar
• N2 = Ca
• H2 = Cb
• Cao = 0,1
• Cbo = 0,2
• Volume = 4.000 l

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1. REATORES IDEIAS

O equipamento chave em uma indústria de produção de amônia são os reatores, há hoje em dia uma diversidade desse equipamento, onde suas características variam de acordo com o projeto desejado. A seguir serão citados os três tipos de reatores mais utilizados nas industrias, sendo eles: Reator tipo Batelada, CSTR e PRF.

1. Reator do tipo batelada

Os reatores bateladas, do inglês, batch reactors, é um tipo de reator tanque com agitação mecânica, durante a sua reação os reatores operam em regime fechado não admitindo assim entrada e saída de reagente ou produto durante todo processo.