Capítulo 7 Sistemas de Reação II Condições Operacionais

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temperatura e da concen-
tração (Peng Robinson)
7.4 Pressão do Reator
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Capítulo 7: Sistemas de Reação II – Condições Operacionais
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➔
➔
47
Em geral, a seleção da pressão de reações reversíveis em fase vapor depende se há um acréscimo ou decréscimo
do número de moles com a reação:
• Δn < 0 a conversão de equilíbrio aumenta com o aumento da pressão.
• Δn > 0 a conversão de equilíbrio diminui com o aumento da pressão.
O aumento da pressão em reações em fase vapor aumenta também a taxa de reação devido à maior interação
entre as moléculas (número de choques, etc).
7.4 Pressão do Reator
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Capítulo 7: Sistemas de Reação II – Condições Operacionais
Δn < 0 : a pressão deve ser selecionada o mais alta possível, levando-se em consideração que o aumento de pressão
aumenta o custo de operação pelo uso de compressores, custo de equipamentos por conta dos tipos de materiais
de construção e problemas de segurança.
Δn > 0: neste caso, o decréscimo da pressão aumenta a conversão mas diminui a taxa de reação (menos choques
entre moléculas) e aumenta o volume do reator. Assim, quando longe do equilíbrio deve-se operar o reator a alta
pressão para aumentar a taxa de reação. Para operação com pressões próximas do equilíbrio deve-se reduzir a
pressão essa pressão. Pressão baixa pode ser obtida através da operação com pressão absoluta reduzida ou pela
introdução de um componente inerte diluente a fim de reduzir a pressão parcial.
7.4.1 Sistema Unirreacionais
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Exemplo: Operação Adiabática – Produção de Estireno
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Capítulo 7: Sistemas de Reação II – Condições Operacionais
7.4 Pressão do Reator
7.4.1 Sistema Unirreacionais
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Pressão de Operação do reator 
baixa, apenas um pouco acima 
da atmosférica 
Exemplo: Operação Adiabática – Produção de Estireno
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Capítulo 7: Sistemas de Reação II – Condições Operacionais
7.4 Pressão do Reator
7.4.1 Sistema Unirreacionais
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Reações Múltiplas em Fase Vapor:
Os argumentos usados para sistemas unirreacionais em fase vapor são também válidos para sistemas envolvendo
reações múltiplas. No entanto, seletividade e rendimento são, via de regra, mais importantes que a questão do
volume do reator.
Se houver uma diferença significativa do efeito da pressão sobre a reação primária e secundária, a pressão deve ser
selecionada de maneira a reduzir a taxa da reação secundária relativa a reação primária.
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Capítulo 7: Sistemas de Reação II – Condições Operacionais
7.4 Pressão do Reator
7.4.2 Sistema Multirreacionais
Exemplo: Produção de Estireno considerando as reações laterais
A pressão tem influência 
nula sobre a alteração 
do equilíbrio para esta 
reação 
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FEED ➔ PRODUCT Reação Primária
 
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Capítulo 7: Sistemas de Reação II – Condições Operacionais
7.5 Fase da Reação
Considerando a temperatura e a pressão do reator, a fase da reação pode agora ser considerada. A fase da reação
pode ser gasosa, líquida ou multifásica.Se for possível escolher entre reações em fase gasosa ou líquida, a operação
em fase líquida é geralmente preferida pela facilidade operacional. Considere o sistema de reação individual:
Claramente, na fase líquida podem ser mantidas concentrações muito maiores de CFEED (kmol/m
3) do que na fase
gasosa. Isso torna as reações de fase líquida em geral mais rápidas e, portanto, conduz a reatores menores para pata
reações em fase líquida.
No entanto, em muitos sistemas de reação multifásica, as taxas de transferência de massa entre diferentes fases
podem ser tão importantes como, ou mesmo mais importantes, do que a cinética de reação na determinação do
volume do reator. As taxas de transferência de massa são geralmente maiores em fase gasosa do que os sistemas de
fase líquida. Em tais situações, não é tão fácil avaliar se a fase gasosa ou líquida é preferida.
Ainda, se a temperatura do reator estiver acima da temperatura crítica das espécies químicas, não é possível operar
na fase líquida, ou mesmo que a temperatura possa ser abaixo da crítica, pode ser necessária uma pressão extrema e
aí a reação acontece na fase líquida. A escolha da temperatura do reator, da pressão e, portanto, da fase, deve, em
primeira instância, ter em conta os efeitos desejados de equilíbrio e seletividade. Se ainda houver liberdade para
escolher entre o gás e a fase líquida, a operação em fase líquida é preferida.
52
A concentração tem muitos e variados efeitos sobre a reação. Quando mais de um reagente é envolvido na reação,
pode ser útil usar excesso de um dos reagentes para promover maior conversão de outro. Algumas vezes também
ser desejável usar um material inerte com a alimentação ou separar parte do produto ao prosseguir com a reação.
Também há casos onde se deve considerar o reciclo de subprodutos a fim de gerar um acúmulo dos mesmos e,
assim, inibir ou reduzir sua produção.
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Capítulo 7: Sistemas de Reação II – Condições Operacionais
7.6 Efeitos da Concentração sobre Reação
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Uso de excesso de hidrogênio 
para aumentar a conversão de 
tolueno (H2 = 5 vezes Tol.)
Difenil reciclado para 
promover seu acúmulo 
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7.6 Efeitos da Concentração sobre Reação
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