CinA_tica_QuA_mica_e_CA_lculo_de_Reatores

Prévia do material em texto

Cinética Química e Cálculo de Reatores I
Professor: André Arcelo
Tipos de reatores
Em engenharia química, reatores químicos são vasos projetados para conter reações químicas de interesse e escala industrial. O projeto de um reator químico trata com múltiplos aspectos de engenharia química, sobre os quais os engenheiros químicos trabalham para obter a maximização dos valores obtíveis para a reação dada. 
Tipos de reatores
Os reatores químicos são divididos em 5 Tipos:
Reatores tipo batelada;
Reator descontínuo;
Reatores semi contínuos
Tipos de reatores
Os reatores químicos são divididos em 5 Tipos:
Reatores CSTR chamado também de tanque agitados ou reator de mistura perfeita;
Reatores PBR(Plug Flow reactor) reator tubular ou empistonado;
Reator PBR, ou reator recheado
Balanço de Molar
Para se realizar um balanço molar em um sistema qualquer, precisamos primeiramente definir as fronteiras do sistema. O volume delimitado por essa fronteira chamaremos como volume do sistema. Iremos realizar um balanço molar para uma espécie qualquer (j) de um certo tipo de reação em um certo volume do sistema (reator).
Balanço de Molar
GJ
Volume do Sistema
FJ0
FJ
FJ0= vazão molar de entrada(Mol/s)
FJ =vazão molar de saída(Mol/s)
GJ = termo de geração de matéria
Balanço de Molar
Então o balanço molar fica da seguinte forma:
Vazão molar de J na entrada
Vazão molar de J na saída
A taxa de geração G
Acumulo molar
FJ0
FJ
GJ
Balanço de Molar
O termo de geração é o termo relacionado ao consumo dos reagentes, ou a geração dos produtos, mas NORMALMENTE o colocamos em função do reagente LIMITANTE( não só ele mas toda equação).
 
 = Taxa de reação
= Volume do reator
Reator Batelada
Características de um reator batelada, ou descontínuo:
Não há entrada e nem saída de massa, existindo acumulo de matéria(função do tempo da reação);
Caracterizado por produções em pequena escala;
Normalmente utilizados em produções em fase líquida;
Reator Batelada
Características de um reator batelada, ou descontínuo:
Utilizados em produções de produtos de alto valor agregado;
Operação de baixo custo;
Facilidade do controle do processo reacional;
Reator Batelada
Reator Batelada
Balanço molar em reatores em batelada:
Como não há entrada e saída molar(característica principal), a equação de balanço molar fica dessa maneira:
FJ0
FJ
GJ
Reator Batelada
GJ
 
Conforme vimos:
Equação diferencial de projetos de reatores de reatores batelada
Reator Batelada
 
Colocando a equação em função da concentração:
Equação diferencial de projetos de reatores de reatores batelada
 
Reator Batelada
Exemplo: Considerando-se que a seguinte reação ocorra em fase líquida em um reator em batelada;
E que a taxa específica dessa reação seja de 0,2 min-1 , calcule o tempo de reação para que a concentração de A ao final da reação atinja 92% da sua concentração inicial.
Obs: Considere a essa reação sendo elementar.