04 Reatores Thiago Fontes 2018 Tipos de Reatores

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Centro Universitário Jorge Amado
Curso: Engenharia
Disciplina: Cinética e Cálculo de Reatores 
Professor: Thiago Fontes
Lei de Velocidade Integrada
Tempo de meia vida
Cálculo da Concentração em função do tempo
CLASSIFICAÇÃO
Balanços
de Massa e Energia
Modelo Matemático 
do Reator e Simulação
Escolha do Reator
 Transferência de Massa
 Transferência de Calor
 Cinética
 Regime Estacionário
• Otimização
• Estrutura
• Conversão
 Regime Transiente
• Controle de Processo
• Partida
• Paradas
Modo de Operação
Tipo de Reator
Número de Fases
Geometria do Reator
Contínuo
Descontínuo
Semi-contínuo
Semi-descontínuo
Catalítico
Não catalítico
Homogêneo
Heterogêneo
Tanque com agitação
Tubular
Leito com enchimento – fixo ou móvel
Leito fluidizado
Reagentes adicionados ao longo da operação
Produtos retirados continuamente
Operação em regime estacionário (fora partida e término)
Aplicado à indústria de grande escala
Descontínuo
Reagentes adicionados no início da operação
Reação termina quando atinge o grau de conversão
Operação em regime transiente
Aplicado à indústria de pequena escala
Contínuo
Semi-descontínuo
e semi-contínuo
Operação entre os dois tipos anteriores
Variação da composição da massa reagente
Adição de um reagente ou inerte ou purga de produtos
Aplicado aos sistemas complexos
DESCONTÍNUO
CONTÍNUO
SEMI-DESCONTÍNUO
E SEMI-CONTÍNUO
Homogênea Reagentes, Produtos, Inertes e Catalisadores se encontram 
em única fase (Líquida ou Gasosa)
• Líquida – vários modos de operação
• Gasosa – operação contínua
Heterogênea
Um dos elementos com fase distinta do outro (ou outros)
• Líquido – Gás
• Líquido – Sólido
• Líquido – Líquido
• Líquido – Gás – Sólido
• Gás – Sólido
Reator Tanque com Agitação
CSTR (Continuos Stirred Tank Reactor)
Contínuo ou não
Mistura reacional homogênea
Composição efluente = composição reator
Reator Tubular
Operado continuamente
Sem agitação
Configuração física de um tubo
Normalmente utilizado para reações em fase gasosa
Para controle da T – vários tubos associados em paralelo
Quando considerado o modelo ideal
• Tipo Pistão – PFR (Plug Flow Reactor)
Reator com enchimento – considerando o catalisador sólido
GÁS – LÍQUIDO - SÓLIDO
Reator de Leito Gotejante (Trickle Bed Reactor)
Reator de Leito Borbulhante (Bubble Slow Reactor)
Reator de Leito Fluidizado (Slurry Reactor)
a) com arraste de sólidos; 
b) com sólido confinado (ebullated bed) 
Reator de Membrana
Reator de Membrana Inerte (IMRCF)
Reator de Membrana Catalítica (CMR)
 É um reator tubular de fluxo contínuo..
 É constituído por uma membrana cuja função é de
separação e catálise.
Tratamento de lixiviado através de filtro anaeróbio associado a membrana de microfiltração
[Entra] = [Sai] + [Reage] + [Acumula]
CONCEITOS INICIAIS
Estequiometria:
Conversão (ou fração convertida)
Concentração Molar 
Sendo:
Reatores em Batelada
Não tem entrada nem saída de reagentes ou produtos enquanto a reação 
está ocorrendo.
Fornece o tempo necessário
para reduzir o número de mols
de NA0 a NA.
Em função de NA
Em função de XA
Reatores em Escoamento Contínuo
Operados em regime estacionário:
1. Reator contínuo de tanque agitado (CSTR)
2. Reator com escoamento empistonado (PFR)
3. Reator de leito fico (PBR)
 Perfeitamente misturado
Em função de NA
Em função de XA
Exemplo 01: Considere uma reação que se processa em fase líquida em dada
temperatura. Se 30 mol/s do reagente A são alimentados a uma
concentração de 3 mol/L, em um CSTR, desejando- se atingir uma
concentração de 0,9 mol/L de reagente na saída. Determine o volume do
CSTR em Litros.
AGORAcom
vOCÊ
É
R.: 420 L
Dados: Segue abaixo o inverso da taxa de reação do reagente A em função de sua conversão.
AGORAcom
vOCÊ
É
420 L
Exemplo 01 RESPOSTA 
1ª QUESTÃO - O fluxograma mostra as substâncias presentes em cada corrente
de um processo de decomposição de um composto A pela reação:
A + B  C
A corrente de alimentação do processo consiste de 100 kmol/h de A e 1
kmol/h de um inerte I. O efluente do reator contém 68 kmol/h de A e a
corrente de purga, 34 kmol/h de A.
Com base nesses dados, determine a conversão por passe no reator e a
conversão global.
AGORAcom
vOCÊ
É
R.: XA (global) = 66%
AGORAcom
vOCÊ
É
R.: XA (global) = 66%
1ª QUESTÃO - RESPOSTA
AGORAcom
vOCÊ
É
R.: nA = 34 Kmol/L
1ª QUESTÃO - RESPOSTA
AGORAcom
vOCÊ
É
R.: nA = 134 Kmol/L
R.: XA (reator) = 49,25%
1ª QUESTÃO - RESPOSTA
 HIMMELBLAU, D.M. Engenharia Química: princípios e cálculos. 2006.
 FOGLER, H. S. Elementos de engenharia das reações químicas. 2009.
 LEVENSPIEL, O. Engenharia das reações químicas. 2000.