REATORES CATALÍTICOS

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Reatores Catalíticos – Cálculo de Reatores II 
A escolha do melhor tipo de reatores catalíticos depende de uma série de fatores: tipo de processo, 
tempo de residência, temperatura, pressão, transferência de massa e entre outros. Um dos reatores 
mais importantes é o reator de duas fases para um sistema gás-sólido e o de três fases para um 
sistema gás/sólido/líquido. Os mais utilizados na indústria para reações catalíticas heterogêneas 
são o de leito fixo e leito fluidizado, sendo o primeiro o mais importante. 
• Reator de duas fases (two-phase reactor): 
Reações em fase gasosa ocorrem na presença de um catalisador sólido. Esses podem ser operados 
de baixas a médias pressões, mas requerem uma temperatura maior para que a reação ocorra, na 
fase gasosa, necessitando de substâncias termicamente mais estáveis. Sendo assim, a seletividade 
de uma reação em fase líquida, por exemplo, é maior do que na fase gasosa. É importante 
considerar os seguintes aspectos para esse tipo de reator: o tempo de residência, o controle de 
temperatura, o tempo do catalisador e a perda de carga. 
• Reator de leito único (single-bed reactor): 
Considerado como o mais simples dos reatores catalíticos, é preenchido com o catalisador e é 
normalmente utilizado para reações gasosas termicamente neutras e auto térmicas. Há grande 
perda de pressão e o tempo de residência tem muita influência na seletividade e conversão da 
reação. 
Exemplo: hidro craqueamento de hidrocarbonetos pesados utilizando catalisadores de 
hidrogenação oxídica ou sulfídica em ácidos. 
• Reator de leito múltiplo (multibed reactor): 
Contêm diversos leitos com catalisador que estão separados, operando de forma adiabática, com 
um definido controle de temperatura. Muito utilizado para produções em grandes quantidades. 
Exemplo: síntese de amônia utilizando um catalisador de óxido de ferro. 
• Reator multitubular (multitubular reactor): 
Os catalisadores ficam em pequenos tubos dentro deste reator, onde há um fluido que é o meio 
para a transferência de calor. Muito utilizados em reações fortemente endotérmicas ou 
exotérmicas. 
Exemplo: hidrogenação do benzeno para o ciclohexano utilizando catalisadores de Níquel. 
• Reator de leito raso (shallow-bed reactor): 
Os catalisadores ficam sob a forma de leito ou redes de metal finos, muito utilizados em reações 
com baixos tempos de residência e de operação auto térmica. 
Exemplo: Combustão da amônia para formar gases nitrosos utilizando redes de Pt/Rh. 
• Reator de leito fluidizado (fluidized-bed reactor): 
O catalisador é dividido em pellets, em partículas muito finas com diâmetros de 0,01 a 1 mm, 
onde se mantêm em suspensão por um fluxo gasoso, permitindo que grandes volumes de sólidos 
consigam ser manuseados de forma contínua. Em processos de grande escala, os catalisadores são 
muito finos e o fluxo de gás tem uma alta velocidade para que haja uma área grande de troca entre 
o sólido e o gás para que gere maior produtos. Há também uma melhor transferência de calor em 
comparação com o de leito fixo, gerando uma temperatura mais uniforme. Sua operação é difícil 
e o custo de operação e manutenção é alto. 
Exemplo: amplamente utilizado em processos de craqueamento catalítico, como o do querosene 
com o catalisador alumínio silicato. 
• Reator de leito fixo (fixed-bed reactor): 
Esse reator é um tubo cilíndrico, que tem seu preenchimento bem compacto e imóvel por 
particulares de catalisador, onde o reagente (gasoso) escoa por este meio poroso. Suas vantagens 
de uso são: simplicidade, baixo custo de construção, baixo custo de manutenção, não necessita de 
muitos equipamentos para auxiliar nesse processo e grande flexibilidade de operação. Possui 
desvantagem em relação à transferência de calor, pois a taxa de liberação de energia ao longo do 
reator não é uniforme e a reação ocorre em sua maior parte perto das entradas do reator. 
Exemplo: hidrogenação seletiva de acetileno e aleno suportados por catalisador de Pd. 
• Reator de três fases (three-phase reactor): 
Uma reação que contenha gás, líquido e reagente dissolvidos em catalisadores sólidos, necessitam 
ser misturados de forma intensiva que haja uma transferência de massa rápida da fase gasosa para 
a líquida e da líquida para a superfície do catalisador. 
• CSTR – Modelo Carberry: 
Esse reator contém uma hélice, na qual o rotor tem compartimentos que armazenam o catalisador 
e a rotação da mesma realiza o contato do fluido com o catalisador. Esse reator é isento de 
gradientes e permite a combinação de líquido e gás com catalisador sólido. 
• CSTR – Modelo Berty: 
Este modelo de reator de recirculação interna, tem um leito fixo com partículas de catalisador e 
um rotor que recircula o fluido neste leito, evitando a quebra de partículas e formação de 
gradientes, podendo ser operado por pressões elevadas. 
Referências: 
AGUIAR, R. Reatores Químicos. Universidade de São Paulo, Escola de Engenharia Lorena. 
Disponível em: 
(http://sistemas.eel.usp.br/docentes/arquivos/5963230/LOQ4002/ApostilaReatores.pdf). Acesso 
em: março, 2019. 
Catalysis Reactors. Disponível em: <https://www.docenti.unina.it/webdocenti-
be/allegati/materiale-didattico/540217>. Acesso em: março, 2019. 
MORAIS, E. R. Modelagem E Simulação De Reatores Catalíticos De Leito Fixo: Avaliação De 
Diferentes Configurações Para O Fluido Refrigerante. Mestrado, Universidade Estadual De 
Campinas Faculdade De Engenharia Química Desenvolvimento De Processos Químicos, 2004. 
Disponível Em: 
(http://repositorio.unicamp.br/bitstream/REPOSIP/266478/1/Morais_EdvaldoRodrigode_M.pdf)
. Acesso em: março, 2019. 
NPTEL :: Chemical Engineering - Catalyst Science and Technology. Nptel.ac.in. Disponível em: 
<https://nptel.ac.in/courses/103103026/19>. Acesso em: março, 2019.