Reatores Homogêneos CEQ 163 - Combinação de Reatores CSTR em Série

CEQ 163 Reatores Homogêneos Capítulo 5 Combinação de reatores Parte 2 Profa Dra Aline Dettmer Programação Combinação de CSTRs em série com capacidades diferentes Combinação de reatores de diferentes tipos 2 Combinação de reatores CSTR em série CSTRs em série com CAPACIDADES DIFERENTES 3 Duas perguntas básicas 1 Como encontrar a conversão de saída para um dado arranjo 2 Para uma dada conversão qual é o melhor arranjo Combinação de reatores CSTR em série CSTRs em série com CAPACIDADES DIFERENTES 4 Duas perguntas básicas 1 Como encontrar a conversão de saída para um dados arranjo R Utilizando a equação de projeto 2 Para uma dada conversão qual é o melhor arranjo R Através do método de maximização de retângulos válido para 2 reatores 5 Determinando o melhor sistema para uma dada conversão Se quisermos determinar a capacidade mínima de 2 reatores CSTR em série as expressões básicas são τ1 𝐶0 𝑥1 𝑟1 τ2 𝐶0 𝑥2 𝑥1 𝑟2 1º reator 2º reator A figura mostra que o reator terá o menor volume possível se o retângulo KLMN for o maior possível X0 C0 F0 τ1 V1 X1 X2 τ2 V2 X0 C0 F0 τ1 V1 X1 X2 τ2 V2 Arbitrary curve K L 1r N M X1 X2 τ1V1C0 F0 τ2V2C0 F0 Area measures size of first unit Of second unit K L N M X1 X2 6 Método da maximização dos retângulos 7 Método matemático de otimização de áreas EXEMPLO GENÉRICO A maior área disponível deve ser aquela em que a inclinação da diagonal do retângulo segmento LN é igual à inclinação da reta tangente de um ponto M situado sobre a curva 8 Aplicação em reatores Combinação de reatores CSTR em série Diagonal do retângulo Inclinação da reta tangente ao ponto M Conversão intermediária 9 Aplicação em reatores Combinação de reatores CSTR em série Diagonal do retângulo Inclinação da reta tangente ao ponto M Conversão intermediária 𝐴1 𝑉1 𝐹𝐴0 𝐴2 𝑉2 𝐹𝐴0 10 Conforme Levenspiel geralmente a associação de CSTRs em série obedece às seguintes regras práticas Para n 1 o melhor desempenho ocorre com reatores de capacidades iguais Para n 1 um menor reator deve vir primeiro Para n 1 um maior deve vir primeiro Combinação de reatores CSTR em série 11 Combinação de reatores CSTR em série n 1 n 1 n 1 Combinação de reatores de diferentes tipos 12 Quando existe associação de diferentes tipos de reatores a melhor forma de analisar qual é o melhor arranjo é traçar a curva taxaconcentração Cada caso será um caso específico a análise deve ser feita com base nas características do processo Associações em série são as mais comuns associações em paralelo geralmente não trazem melhorias no desempenho Combinação de reatores de diferentes tipos 13 Exemplo para a referida curva Observase que para pequenos valores de conversão o uso de um PFR ou de um CSTR de pequeno porte é praticamente equivalente Para conversões intermediárias ou mais altas o uso de PFRs é o mais adequado pois a diferença de áreas é mais significativa Um CSTR com maior capacidade poderia der usado por último pois a taxa já é baixa ao final do processo FOGLER H Scott Cálculo de Reatores O Essencial da Engenharia das Reações Químicas LTC 052014 VitalSource Bookshelf Online FOGLER H Scott Elementos de engenharia das relações químicas 4 ed Rio de Janeiro LTC c2009 xxix 853 p HAYES R E MMBAGA J P Introduction to Chemical Reactor Analysis 2 ed New York Taylor Francis Group 2013 563 p LEVENSPIEL Octave Engenharia das reações químicas São Paulo E Blücher 2000 563 p 14 REFERÊNCIAS