Reatores Homogêneos CEQ 163: Dimensionamento e Elementos Chave

CEQ 163 Reatores Homogêneos Capítulo 41 Projeto de reatores Elementos envolvidos no dimensionamento de reatores Profa Aline Dettmer Programação 2 Elementos envolvidos no dimensionamento de reatores o Tempo morto ou setup o Tempo espacial o Volume espacial o Tempo de residência o Considerações sobre a concentração do reagente limitante na alimentação Não esqueçam de olhar o Cap 5 do Levespiel e os Cap 1 2 e 5 do Fogler Projeto de reatores 3 O que se determina em projeto de reatores Elementos envolvidos no dimensionamento dos reatores 4 Para realizar o projeto de um reator adequadamente são necessários conhecer demais elementos envolvidos no processo 1 Tempo mortosetup reatores descontínuos é o tempo entre a descarga de uma batelada e a carga da seguinte CUIDADO Podem existir outras etapas manutenção limpeza pré aquecimento etc nesse período tmorto tdescarga tmanutenção tlimpeza tcarga Elementos envolvidos no dimensionamento dos reatores 5 1 Tempo mortosetup Tempo morto Tempo quando não existe produção Tempo de descarga Tempo de carregamento Tempo de manutenção Instante final da reação Instante inicial da reação da próxima batelada Elementos envolvidos no dimensionamento dos reatores 6 2 Tempo espacial reatores contínuos é o tempo para processar um volume de alimentação correspondente a um volume de reator em condições especificadas Ex Vreator 5 L tempo espacial é tempo necessário para tratar 5 L de alimentação O tempo espacial depende da vazão volumétrica da alimentação 𝜏 𝑉 𝜐0 onde τ tempo espacial tempo s V volume do reator volume m3 υ vazão volumétrica da alimentação volumetempo m3s Elementos envolvidos no dimensionamento dos reatores 7 3 Velocidade espacial reatores contínuos é o número de volumes de reator que foram alimentados em condições especificadas e que podem ser tratados na unidade de tempo Ex s 5 h1 indica que 5 volumes de reator estão sendo alimentados por hora O volume espacial é o inverso do tempo espacial 𝑠 1 𝜏 onde s volume espacial tempo1 s1 Elementos envolvidos no dimensionamento dos reatores 8 4 Tempo de residência ou de retenção é o tempo médio de residência do material que escoa no reator 𝑡𝑅 𝜏 𝑉 𝑣 onde tR 𝑡 tempo de residência tempo s εA coeficiente de variação volumétrica XA conversão de A υ vazão volumétrica na saída do reator volumetempo m3s O tempo de residência depende do que acontece no interior do reator Se ρ é constante 𝑡𝑅 𝑡 𝜏 1 𝜀𝐴𝑋𝐴 Elementos envolvidos no dimensionamento dos reatores 9 Tempo espacial versus tempo de residência Elementos envolvidos no dimensionamento dos reatores 10 Tempo espacial versus tempo de residência Tempo espacial Nos três casos υ0X υ0Y υ0Z 1 Lmin 𝜏𝑋 𝜏𝑌 𝜏𝑍 𝑉 𝑣0 1 𝐿 1 𝐿 𝑚𝑖𝑛 1 𝑚𝑖𝑛 Tempo de residência 𝑡𝑅𝑋 1 𝐿 1 𝐿 𝑚𝑖𝑛 1 𝑚𝑖𝑛 υX 1 Lmin milho não estourado 𝑡𝑅𝑌 1 𝐿 28 𝐿 𝑚𝑖𝑛 003 𝑚𝑖𝑛 2 s υY 28 Lmin pipoca já estourada 𝑡𝑅𝑍 algum valor entre 2 e 60 s υZ não é um valor conhecido pois depende da proporção de milho e de pipoca relação com a cinética Elementos envolvidos no dimensionamento dos reatores 11 5 Concentração de reagente limitante na alimentação 51 Relação com vazão mássica e volumétrica onde CA0 concentração de A na alimentação matéria volume molL CA concentração de A matéria volume molL FA0 vazão molar de A na alimentação matéria tempo mols FA vazão molar de A matéria tempo mols υ0 vazão volumétrica na alimentação do reator volumetempo m3s υ vazão volumétrica volumetempo m3s 𝐶𝐴0 𝐹𝐴0 𝑣0 𝐶𝐴 𝐹𝐴 𝑣 Elementos envolvidos no dimensionamento dos reatores 12 5 Concentração de reagente limitante na alimentação 52 Diluição de correntes CA 1 molL FA1 1 molmin υ1 1 Lmin CB 2 molL FB2 2 molmin υ2 1 Lmin CA0 FA0 υ0 Elementos envolvidos no dimensionamento dos reatores 13 5 Concentração de reagente limitante na alimentação 52 Diluição de correntes 𝐶𝐴0 𝐹𝐴0 𝑣0 𝐹𝐴1 𝐹𝐴2 𝑣1 𝑣2 CA 1 molL FA1 1 molmin υ1 1 Lmin CB 2 molL FB2 2 molmin υ2 1 Lmin 𝐶𝐴0 𝐹𝐴0 𝑣0 1 𝑚𝑜𝑙 𝑚𝑖𝑛 0 1 𝐿 𝑚𝑖𝑛 1 𝐿 𝑚𝑖𝑛 𝐶𝐴0 05 𝑚𝑜𝑙 𝐿 CA0 FA0 υ0 14 REFERÊNCIAS 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 LEVENSPIEL Octave Engenharia das reações químicas São Paulo E Blücher 2000 563 p