Tarefa de Reator Quimico

GRUPO 1 CAUE PAINO ARRUDA JULIA CABRAL ARAUJO NATHAN PATROCINIO VIANA A reação em elementar em fase gasosa A B C D é conduzida em um reator de leito de recheio Atualmente partículas de catalisador de 1 mm de diâmetro são empacotadas em tubo de 4 polegadas série Ac 082126 dm² O valor de β0 na equação de perda de pressão é de 0001 atmdm Uma mistura estequiométrica de A e B entra no reator a uma vazão molar total de 10 molmin uma temperatura de 590 K e uma pressão de 20 atm O escoamento através do leito é turbulento Atualmente apenas 12 de conversão é alcançada com 100 kg de catalisador Sugerese que a conversão poderia ser aumentada pela mudança do diâmetro de partícula do catalisador Utilize os dados abaixo para correlacionar a velocidade específica de reação como uma função do diâmetro de partícula Use então esta correlação para determinar o tamanho do catalisador que fornecerá a conversão mais alta Para uma reação de primeira ordem esperase que k varie de acordo com a seguinte relação k ηk 3 Φ Φ cothΦ 1k em que Φ varia diretamente com o diâmetro de partícula Φ cDp Embora a reação não seja de primeira ordem a equação acima pode ser utilizada A Construa um gráfico da conversão como uma função do tamanho do catalisador Informações adicionais Porosidade 035 Massa específica do leito 235 kgdm³ Diâmetro do catalisador dp mm 2 1 04 01 002 0002 k dm³mol min kg cat 006 012 030 12 264 300 UNIVERSIDADE FEDERAL DE LAVRAS ENGENHARIA QUÍMICA CAUE PAINO ARRUDA JULIA CABRAL ARAUJO NATHAN PATROCINIO VIANA REATORES QUÍMICOS 1 2024 CAUE PAINO ARRUDA JULIA CABRAL ARAUJO NATHAN PATROCINIO VIANA REATORES QUÍMICOS 1 Trabalho referênte à atividade referente à análise e otimização da conversão em um reator de leito fixo variando o diâmetro das partículas do catalisador apresentado à disciplina de Reatores Químicos 1 do curso de Engenharia Química na Universidade Federal de Lavras como requisito para aprovação na disciplina Orientadora prof Nome do professor CIDADE 2024 SUMÁRIO 1 CONTEXTOS E QUESTÕES 1 2 RESOLUÇÃO 2 3 CONCLUSÃO 3 1 1 CONTEXTOS E QUESTÕES A reação em elemento em fase gasosa A B C D é conduzida em um reator de leito de recheio Atualmente partículas de catalisador de 1 mm de diâmetro são empacotadas em tubo de 4 polegadas série Ac 082126 dm² O valor de βo na equação de perda de pressão é de 0001 atmdm Uma mistura estequiométrica de A e B entra no reator a uma vazão molar total de 10 molmin uma temperatura de 590 K e uma pressão de 20 atm O escoamento através do leito é turbulento Atualmente apenas 12 de conversão é alcançada com 100 kg de catalisador Sugerese que a conversão poderia ser aumentada pela mudança do diâmetro de partícula do catalisador Utilize os dados abaixo para correlacionar a velocidade específica de reação como uma função do diâmetro de partícula Use então esta correlação para determinar o tamanho do catalisador que fornecerá a conversão mais alta Para uma reação de primeira ordem esperase que k varie de acordo com a seguinte relação 𝑘 𝜂𝑘 3 𝛷 𝛷𝑐𝑜𝑡ℎ𝛷 1𝐶𝐷𝑝 em que Φ varia diretamente com o diâmetro de partícula Φ CDp Embora a reação não seja de primeira ordem a relação pode ser utilizada Objetivo Construa um gráfico da conversão como uma função do tamanho do catalisador Informações adicionais Porosidade 035 Massa específica do leito 235 kgdm³ O objetivo da atividade é determinar o tamanho ideal das partículas do catalisador para maximizar a conversão em um reator de leito fixo Especificamente precisamos analisar como a variação do diâmetro das partículas do catalisador afeta a conversão da reação e identificar o tamanho de partícula que proporciona a maior conversão 2 2 RESOLUÇÃO Assumimos que a conversão é proporcional a k A conversão inicial é de 12 com k 012 Calculamos a conversão para os diferentes valores de k Conversão 12 k012 Plotando na tabela Dp mm k Conversão 2 006 12 006012 6 1 012 12 04 030 12 030012 30 01 12 12 12012 120 002 264 12 264012 264 0002 300 12 3012 300 Utilizamos esses valores de conversão e os diâmetros do catalisador para construir o gráfico de conversão versus diâmetro do catalisador dp em mm Figura 1 Linhas de comanndo Figura 2 Gráfico plotado a partir dos dados e linhas de comando 3 3 CONCLUSÃO A atividade nos mostrou que para maximizar a conversão da reação no reator de leito fixo devemos utilizar partículas de catalisador com o menor diâmetro possível A análise e o gráfico construído indicam que menores diâmetros de partículas aumentam significativamente a conversão atingindo valores máximos com as menores partículas Como observado a conversão aumenta à medida que o diâmetro das partículas do catalisador diminui alcançando a conversão máxima de 300 para o diâmetro de 0002 mm Portanto de acordo com os dados fornecidos o valor mínimo necessário do diâmetro do catalisador para obter a máxima conversão é de 0002 mm 4 A atividade nos mostrou que para maximizar a conversão da reação no reator de leito fixo devemos utilizar partículas de catalisador com o menor diâmetro possível A análise e o gráfico construído indicam que menores diâmetros de partículas aumentam significativamente a conversão atingindo valores máximos com as menores partículas UNIVERSIDADE FEDERAL DE LAVRAS ENGENHARIA QUÍMICA CAUE PAINO ARRUDA JULIA CABRAL ARAUJO NATHAN PATROCINIO VIANA REATORES QUÍMICOS 1 2024 CAUE PAINO ARRUDA JULIA CABRAL ARAUJO NATHAN PATROCINIO VIANA REATORES QUÍMICOS 1 Trabalho referênte à atividade referente à análise e otimização da conversão em um reator de leito fixo variando o diâmetro das partículas do catalisador apresentado à disciplina de Reatores Químicos 1 do curso de Engenharia Química na Universidade Federal de Lavras como requisito para aprovação na disciplina Orientadora prof Nome do professor CIDADE 2024 SUMÁRIO 1 CONTEXTOS E QUESTÕES1 2 RESOLUÇÃO2 3 CONCLUSÃO3 1 1 CONTEXTOS E QUESTÕES A reação em elemento em fase gasosa A B C D é conduzida em um reator de leito de recheio Atualmente partículas de catalisador de 1 mm de diâmetro são empacotadas em tubo de 4 polegadas série Ac 082126 dm² O valor de βo na equação de perda de pressão é de 0001 atmdm Uma mistura estequiométrica de A e B entra no reator a uma vazão molar total de 10 molmin uma temperatura de 590 K e uma pressão de 20 atm O escoamento através do leito é turbulento Atualmente apenas 12 de conversão é alcançada com 100 kg de catalisador Sugerese que a conversão poderia ser aumentada pela mudança do diâmetro de partícula do catalisador Utilize os dados abaixo para correlacionar a velocidade específica de reação como uma função do diâmetro de partícula Use então esta correlação para determinar o tamanho do catalisador que fornecerá a conversão mais alta Para uma reação de primeira ordem esperase que k varie de acordo com a seguinte relação k ηk 3 Φ ΦcothΦ1CD p em que Φ varia diretamente com o diâmetro de partícula Φ CDp Embora a reação não seja de primeira ordem a relação pode ser utilizada Objetivo Construa um gráfico da conversão como uma função do tamanho do catalisador Informações adicionais Porosidade 035 Massa específica do leito 235 kgdm³ O objetivo da atividade é determinar o tamanho ideal das partículas do catalisador para maximizar a conversão em um reator de leito fixo Especificamente precisamos analisar como a variação do diâmetro das partículas do catalisador afeta a conversão da reação e identificar o tamanho de partícula que proporciona a maior conversão 2 2 RESOLUÇÃO Assumimos que a conversão é proporcional a k A conversão inicial é de 12 com k 012 Calculamos a conversão para os diferentes valores de k Conversão 12 k012 Plotando na tabela Dp mm k Conversão 2 006 12 006012 6 1 012 12 04 030 12 030012 30 01 12 12 12012 120 002 264 12 264012 264 0002 300 12 3012 300 Utilizamos esses valores de conversão e os diâmetros do catalisador para construir o gráfico de conversão versus diâmetro do catalisador dp em mm Figura 1 Linhas de comanndo Figura 2 Gráfico plotado a partir dos dados e linhas de comando 3 3 CONCLUSÃO A atividade nos mostrou que para maximizar a conversão da reação no reator de leito fixo devemos utilizar partículas de catalisador com o menor diâmetro possível A análise e o gráfico construído indicam que menores diâmetros de partículas aumentam significativamente a conversão atingindo valores máximos com as menores partículas Como observado a conversão aumenta à medida que o diâmetro das partículas do catalisador diminui alcançando a conversão máxima de 300 para o diâmetro de 0002 mm Portanto de acordo com os dados fornecidos o valor mínimo necessário do diâmetro do catalisador para obter a máxima conversão é de 0002 mm 4 A atividade nos mostrou que para maximizar a conversão da reação no reator de leito fixo devemos utilizar partículas de catalisador com o menor diâmetro possível A análise e o gráfico construído indicam que menores diâmetros de partículas aumentam significativamente a conversão atingindo valores máximos com as menores partículas