Dimensionamento de Reatores Químicos CSTR e Microrreatores - Análise e Aplicações

Questão 01 Segundo Fogler 2009 as equações de projeto para os reatores contínuos são obtidas a partir do fato de que a conversão em produtos é função do volume do reator indicando que quanto maior CSTR ou mais longo PFR o equipamento mais tempo será necessário para o escoamento dos reagentes Por consequência levará mais tempo para reagir O dimensionamento do reator contínuo é feito pelo cálculo determinado do volume necessário para que seja atingida determinada conversão Fonte FOGLER H S Elementos de engenharia das reações químicas 4 ed Rio de Janeiro LTC 2009 Considere a necessidade de estimar o volume de um reator contínuo de mistura perfeita CSTR desprezando a massa de catalisador utilizada no processo Para uma dada concentração de catalisador na corrente aquosa de entrada 25 Lmin do reator de mistura perfeita CSTR para converter 95 do reagente genérico A encontre a A concentração do reagente A b O volume necessário na conversão deste reagente Considere a cinética de ordem direta como Dados Questão 02 A implementação de reações químicas em operação contínua sob condições microfluídicas em microrreatores é uma alternativa muito atraente às condições bateladas e semibateladas tradicionalmente utilizadas na síntese química O ajuste fino da estequiometria da reação da cinética e da transferência de calor durante a execução bem como facilidade de aumento de escala da produção baixa necessidade de espaço físico para instalaçãouso e viabilidade de implementação de técnicas de análise acoplada permitem a implementação da escala laboratorial para um processo químico reprodutível robusto seguro competitivo e ambientalmente sustentável nas indústrias Os reatores industriais são um dos equipamentos mais importantes na indústria de transformação responsáveis por comportar as reações químicas Por isso mesmo a escolha de um reator tem grande influência sobre o processo produtivo devendo levar em consideração o comportamento termodinâmico e cinético da reação o volume produzido e também o regime de operação Sendo assim descreva pelo menos 5 características gerais para cada um dos reatores batelada e CSTR Questão 01 Segundo Fogler 2009 as equações de projeto para os reatores contínuos são obtidas a partir do fato de que a conversão em produtos é função do volume do reator indicando que quanto maior CSTR ou mais longo PFR o equipamento mais tempo será necessário para o escoamento dos reagentes Por consequência levará mais tempo para reagir O dimensionamento do reator contínuo é feito pelo cálculo determinado do volume necessário para que seja atingida determinada conversão Fonte FOGLER H S Elementos de engenharia das reações químicas 4 ed Rio de Janeiro LTC 2009 Considere a necessidade de estimar o volume de um reator contínuo de mistura perfeita CSTR desprezando a massa de catalisador utilizada no processo Para uma dada concentração de catalisador na corrente aquosa de entrada 25 Lmin do reator de mistura perfeita CSTR para converter 95 do reagente genérico A encontre a A concentração do reagente A Conforme indicado pelos dados do enunciado o valor de CA0 1 moll Ao final da reação considerando 95 de conversão ou XA 095 temos CA 11095 005 moll b O volume necessário na conversão deste reagente Considere a cinética de ordem direta como Dados Primeiramente determinamos FA0 F A0C A0v0 CA0 1 moll v0 25 lmin Portanto FA0 25 molmin Agora a partir da lei de velocidade da reação r A 01C A 105CA 01C A01X A 105CA 01X A Substituindo na equação do volume do reator V F A0 X A 01CA 01X A 105C A01X A F A0 X A 105CA 01X A 01C A01X A Colocando os valores V25095 10511095 0111095 V486875l Questão 02 A implementação de reações químicas em operação contínua sob condições microfluídicas em microrreatores é uma alternativa muito atraente às condições bateladas e semibateladas tradicionalmente utilizadas na síntese química O ajuste fino da estequiometria da reação da cinética e da transferência de calor durante a execução bem como facilidade de aumento de escala da produção baixa necessidade de espaço físico para instalaçãouso e viabilidade de implementação de técnicas de análise acoplada permitem a implementação da escala laboratorial para um processo químico reprodutível robusto seguro competitivo e ambientalmente sustentável nas indústrias Os reatores industriais são um dos equipamentos mais importantes na indústria de transformação responsáveis por comportar as reações químicas Por isso mesmo a escolha de um reator tem grande influência sobre o processo produtivo devendo levar em consideração o comportamento termodinâmico e cinético da reação o volume produzido e também o regime de operação Sendo assim descreva pelo menos 5 características gerais para cada um dos reatores batelada e CSTR Reatores batelada Opera de forma intermitente Maior controle sobre a reação Reatores versáteis podem ser usados com reagentes em qualquer estado físico Mais indicados em plantas piloto como esse reator trabalha em lotes é mais fácil de variar um parâmetro do processo mantendo os outros constantes e assim determinar as melhores condições Mais fácil para realizar limpeza no fim da reação o reator é esvaziado facilitando limpeza Reatores CSTR Opera de forma contínua Meio reacional homogêneo Reação em estado estacionário Temperatura constante Agitação constante