Escolha do Reator 2.0

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��UNIVERSIDADE DO ESTADO DO RIO DE JANEIRO
���TEMA DO TRABALHO: A ESCOLHA DO REATOR E DO SEPARADOR�FOLHA: �PAGE \* MERGEFORMAT�8�
���DISCIPLINA: PROCESSOS QUÍMICOS 3�CURSO: ENGENHARIA QUÍMICA��
ESCOLHA DO REATOR E DO SEPARADOR
GRUPO: Adlaine Princisval
 Ana Cecília
 Jacqueline Leão
 Rarine Vasconcelos
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INDICE
Introdução............................................................................3
Principais tipos de Reatores...................................................3
2.1 	Reator Batelada......................................................................4
2.2 Reator Semi Batelada............................................................5
2.3 Reator CSTR...........................................................................5
2.4 Reator PFR..............................................................................6
2.5 Reator UASB............................................................................7
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Introdução
Os reatores são equipamentos presente em muitos processos químicos, eles são de suma importância para a geração de produtos de diferentes seguimentos industriais, tais como têxtil, alimentos e bebidas,tintas, farmacêuticos entre outros.
Numa definição geral, reatores químicos são recipientes onde ocorrem reações químicas, transferências de massa e calor. 
Em Engenharia Química, reatores químicos são vasos projetados para conter reações químicas de interesse e escala industrial. O principal objetivo do projeto de um reator é a realização máxima de conversão de reagentes em produtos.
Nesse sentido, é fundamental conhecer os parâmetros para que uma dada reação ocorra, afim de aplica-los no reator, fazendo com que ele opere nas condições adequadas, garantindo assim um bom rendimento na geração de produtos, mas com o mínimo de custo para serem gerados e operados. As despesas principais de operação incluem uma fonte de energia, remoção (dissipação) de energia, custos de matérias-primas, trabalho humano. 
 
 Figura 1- Reatores industriais
Reatores Ideais- são aqueles para os quais se desenvolve um modelo matemático específico a partir de condições pré-estabelecidas e que aplicado às condições reais se ajusta adequadamente.
Reatores não ideais- são aqueles para os quais é necessário um tratamento matemático específico em função da características de reação e/ou reator.
Princispais tipos de Reatores
Reator Batelada;
Reator Semi-batelada;
Reator CSTR (operações contínuas com mistura, geralmente na forma cilíndrica);
Reator PFR (operações contínuas, formato Tubular);	
UASB(Reator Anaeróbio de fluxo ascendente e manto de lodo).
Reatores químicos são equipamentos muito importantes em plantas industriais, devido a sua ampla utilização em diversos processos. 
2.1 Reator Batelada
	Parâmetro de Processo
	Posição do Reator
	Tempo
	Temperatura
	Constante
	Altera
	Concentração do Reagente/produto
	Constante
	Altera
Figura 2 – Tabela de Parâmetros do reator Batelada
O modo de operação se inicia com a alimentação dos reagentes ao vaso, logo após os mesmos são misturados, a temperatura é ajustada e a reação é processada por um determinado tempo como uma mistura perfeita ou ideal. Ocorrendo então a interrupção do processo com o atingimento do grau de conversão desejado, podemos verificar que o tempo de reação é o parâmetro de projeto. Em seguida, os produtos são descarregados e seguem para etapa de separação. O reator batelada é um sistema fechado, que opera em regime não estacionário.
As Principais Aplicações:
Reações em fase líquida que requerem um tempo longo para atingir altas conversões;
Operações que apresentam dificuldade para serem processadas no modo contínuo, devido a presença de sólidos em suspensão e fluidos com altas viscosidades;
Fabricação de materiais tóxicos e fármacos;
Produção de produtos com baixo volume de venda ou que são sazonais. 
As vantagens de utilizar o Reator Batelada são que altas conversões são alcançadas por unidade de volume, com o tempo necessário de permanência dos reagentes. Com a operação é descontínua um único vaso permitirá a utilização no processamento operação, ou seja, ele é muito versátil. Já a desvantagem é que para uma operação com maior volume de produção, será necessário reatores grandes ou vários reatores.
2.2 Reator Semi-batelada
Modo de operação: o sistema é aberto, e opera em regime não estacionário, a entrada de reagentes ocorre em diferentes tempos, de modo geral um dos reagentes é adicionado primeiro enquanto o outro vai sendo adicionado no decorrer da reação. Enquanto a reação está ocorrendo não há saída de produto.
 
Figura 3 – Reator Semi-batelada Figura 4 – Exemplos de Reatores Semi-batelada
As Principais Aplicações:
Devido o controle de temperatura ser mais eficaz, possibilidade de melhor controle de temperatura em reações altamente exotérmicas;
Reações contendo matérias primas reativas, que sofrem reações paralelas de decomposição ou polimerização;
Para evitar o desperdício de reagentes, com a minimização de reações secundária;
Reações que envolvem gás mais líquido.
Em relação às vantagens e desvantagens são as mesmas que se aplicam ao Reator Batelada.
2.3 Reator CSTR (Continuous Stirred-tank Reactor)
	Parâmetro de Processo
	Posição do Reator
	Tempo
	Temperatura
	Constante
	Constante
	Concentração do Reagente/produto
	Constante
	Constante
	Composição
	Constante
	Constante
	Taxa de Reação
	Constante
	Constante
Figura 5 – Tabela de Parâmetros do reator CSTR
Modo de operação: trabalha em sistema aberto que é continuamente alimentado e descarregado, ou seja, o reator tanque é constantemente agitado. Consiste em cilindros perfeitamente agitados, com escoamento contínuo e sem acúmulo de reagentes ou produtos. Com a operação em regime estacionário que é característica de uma operação contínua, devido as condições operacionais não variarem com o tempo e posição no reator.
As Principais aplicações
Processos de grande escala ou grande demanda; 
Processos contínuos ou fase líquida.
As vantagens da utilização do tanque continuamente agitado é que devido o controle do processo ser automático a administração do processo se torna mais facilitada, possibilidade de baixos custos operacionais por unidade de produto em produções de larga escala e controle maior de temperatura.
Já como desvantagem do processo é que a conversão por unidade de volume é menor, para aumentar a eficácia do processo é necessário à utilização de reatores CSTR em série ou aumento do tamanho do reator. 
2.4 Reator PFR (Plug-Flow Reactor)
	Parâmetros de Processo
	Posição do Reator - Transversal (Radial)
	Posição do Reator - Longitudial (axial)
	Concentração 
	Constante
	Altera
	Composição
	Constante
	Altera
	Taxa de Reação
	Constante
	Altera
	Temperatura
	Constante
	Altera
Figura 6 - Parâmetros de Processo Reator PFR
Modo de Operação: opera em estado estacionário, em regime permanente ou contínuo. Um reator do tipo tubular pode ser sob a forma de um único tubo longo ou vários reatores menores em paralelo. É possível verificar que de modo que os reagentes vão atravessando o tubo a reação vai ocorrendo, ou seja, a concentração será diferente em relação a posição, não há mistura na direção longitudinal, conceito de idealidade é o escoamento perfeito.
Figura 7 – Comparação entre o tempo de residência e a posição no reator PFR
Figura 8 – Reator PFR
As principais Aplicações:
O Reator PFR é preferencialmente utilizado nas reações em fase gasosa, mas pode ser também utilizado em fase líquida. 
As vantagens é a alta conversão por unidade de volume, que é maior que o CSTR, facilidade na manutenção quando não existem partes móveisdevido o mecanismo ser simples. Garantia de uma maior qualidade no produto. Adequado para o estudo de reações rápidas e processos em grande escala.
2.5 Reator UASB – Reator Anaeróbio de fluxo ascendente e manto de lodo
Modo de operação: o efluente entra pela parte inferior em fluxo ascendente, passando através do manto de lodo. Esse leito de lodo reterá a biomassa através de um decantador que está localizado no topo do reator e os gases são separados por defletores, localizados na base dos decantadores. Podemos então verificar que o decantador com defletor de gases, que está localizado na sua parte superior fornece a separação dos sólidos, gases e líquidos. As condições hidráulicas impostas através destes parâmetros levam a formação de um lodo com boas características de sedimentação e alta atividade metanogênica, favorecendo a retenção de biomassa no seu interior.
 
9 - Figura: Reator UASB
As principais vatagens são: alto grau de estabilização do efluente, baixa produção de lodo, não é requerido para o processo a utilização de equipamentos sofisticados e nem material para enchimento.