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Capítulo 7   Sistemas de Reação I   Escolha do Reator

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Um bom design do reator é de suma importância na determinação da viabilidade econômica do projeto geral e
fundamentalmente importante para o impacto ambiental do processo.
Além dos produtos desejados, os reatores produzem subprodutos indesejados.
Uma vez que as especificações do produto foram estabelecidas é preciso determinar o caminho da reação. É possível
existir vários caminhos diferentes para o mesmo produto.
Etanol:
Rota 1: Reação do etileno com água para produzir etanol.
Rota 2: Reação do metanol como com gás de síntese (uma mistura de monóxido de carbono e hidrogênio).
Rota 3: Fermentação de um carboidrato.
Os problemas que devem ser abordados para o projeto do reator incluem: tipo de reator, catalisador, tamanho,
condições de funcionamento (T e P), fases e condições de alimentação (concentração e temperatura).
O objetivo aqui tomar decisões básicas sobre estas questões para seleção de um reator adequado.
Capítulo 7: Sistemas de Reação I – Escolha do Reator
Bibliografia
1. Smith, R. (2005). Chemical Process Design and Integration. England: John Wiley & Sons. (Caps. 5, 6 e 7)
2
Dado o objetivo de manufaturar um determinado produto pode haver um número de caminhos de reação
alternativos .
Caminhos que utilizem matérias-primas mais baratas e que produzam a menor quantidade de subprodutos devem
ser preferencialmente escolhidos.
No entanto, há vários outros fatores a serem considerados na escolha do caminho de reação, tais como:
• Comercial: Incertezas sobre futuros preços de matéria-prima e produto.
• Técnico: segurança e consumo de energia, etc.
• A falta de catalisadores adequados é a causa mais comum da falta de busca por novas rotas químicas.
• Nos primeiros estágios de desenvolvimento de um novo processo é impossível prever todas as
consequências de escolher uma rota ou outra.
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Capítulo 7: Sistemas de Reação I – Escolha do Reator
7.1 Rota de Reação
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As reações químicas podem ser classificados em seis tipos:
❑ Reação única
❑ Múltiplas reações em paralelo produzindo subprodutos
❑ Múltiplas reações em série produzindo subprodutos
❑ Reações mistas em série e em paralelo produzindo subprodutos
❑ Reações de polimerização
❑ Reações bioquímicas
Sistema Unirreacional:
Sistema descrito por uma única reação. Na prática a maioria dos sistemas de reação envolve múltiplas reações. Mas, 
algumas vezes, as reações secundárias podem ser desprezadas deixando uma única reação primária a considerar. As 
reações simples são do tipo:
FEED ➔ PRODUCT
FEED ➔ PRODUCT + BYPRODUCT
FEED1 + FEED2 ➔ PRODUCT
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Capítulo 7: Sistemas de Reação I – Escolha do Reator
7.2 Tipos de Sistemas de Reacionais
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FEED ➔ PRODUCT
FEED ➔ PRODUCT + BYPRODUCT
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Capítulo 7: Sistemas de Reação I – Escolha do Reator
7.2 Tipos de Sistemas de Reacionais
Exemplos de Sistema Unirreacional:
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Sistema com Múltiplas Reações (Reações em Paralelo):
Ao invés de uma única reação, reações secundárias podem ocorrer gerando subprodutos em paralelo com a reação 
primária. A reações múltiplas em paralelo são do tipo:
FEED ➔ PRODUCT
FEED ➔ BYPRODUCT
FEED ➔ PRODUCT + BYPRODUCT1
FEED ➔ BYPRODUCT2 + BYPRODUCT3
FEED1 + FEED2 ➔ PRODUCT
FEED1 + FEED2 ➔ BYPRODUCT
FEED1 + FEED2 ➔ PRODUCT
FEED1 + FEED2 ➔ BYPRODUCT1 + BYPRODUCT2
Reações múltiplas paralelas resultam em perda de regente muitas vezes caro e, às vezes, geram subprodutos que se 
concentram, depositam ou envenenam catalisadores.
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Capítulo 7: Sistemas de Reação I – Escolha do Reator
7.2 Tipos de Sistemas de Reacionais
Um exemplo de um sistema de reação paralelo ocorre 
na produção de óxido de etileno:
Reação principal
Reação lateral
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Sistema com Múltiplas Reações (Reações em Série):
Ao invés das reações primárias e secundárias ocorrerem em paralelo elas podem ocorrer em série. A reações
múltiplas em série são do tipo:
FEED ➔ PRODUCT ➔ BYPRODUCT
FEED ➔ PRODUCT + BYPRODUCT1
PRODUCT ➔ BYPRODUCT2 + BYPRODUCT3
FEED1 + FEED2 ➔ PRODUCT ➔ BYPRODUCT1 + BYPRODUCT2
FEED1 + FEED2 ➔ PRODUCT + BYPRODUCT1
PRODUCT ➔ BYPRODUCT2 + BYPRODUCT3
Tal como acontece com as reações paralelas, as reações em série não só podem levar a perda de materiais e
produtos úteis, mas também levar subprodutos a serem depositados ou envenerarem catalisadores.
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Capítulo 7: Sistemas de Reação I – Escolha do Reator
7.2 Tipos de Sistemas de Reacionais
Reação principal
Reação consecutiva
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Sistema com Múltiplas Reações (Reações Série/Paralelo):
São reações mais complexas que combinam reações paralelas e em série. As reações série/paralelo são do tipo:
FEED ➔ PRODUCT ➔ BYPRODUCT
FEED ➔ BYPRODUCT
FEED ➔ PRODUCT ➔ BYPRODUCT2
FEED ➔ BYPRODUCT1
FEED1 + FEED2 ➔ PRODUCT ➔ BYPRODUCT2 + BYPRODUCT3
FEED1 + FEED2 ➔ BYPRODUCT1
FEED1 + FEED2 ➔ PRODUCT
FEED1 + PRODUCT ➔ BYPRODUCT1
FEED1 + BYPRODUCT1 ➔ BYPRODUCT2
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Capítulo 7: Sistemas de Reação I – Escolha do Reator
7.2 Tipos de Sistemas de Reacionais
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Capítulo 7: Sistemas de Reação I – Escolha do Reator
7.2 Tipos de Sistemas de Reacionais
Sistema com Múltiplas Reações (Reações Série/Paralelo): Exemplo
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Capítulo 7: Sistemas de Reação I – Escolha do Reator
7.2 Tipos de Sistemas de Reacionais
Reações de Polimerização:
Em reações de polimerização, moléculas de monômeros reagem

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