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Aula Cap 23 – Reação fluido-fluido: cinética – Casos para a taxa
Cálculo de reatores II
Professor Leonardo Alves da Costa
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CÁLCULO DE REATORES ll
Reações FLUIDO-FLUIDO: CINÉTICA
 Reações entre líquido-líquido (L/L) e líquido-gás (L/G)
 Reações orgânicas ou inorgânicas
 Facilidade de absorção / remoção de um componente pelo fluido é acelerado pela adição de um reagente absorvedor (Tabela 23.1).
 Melhor distribuição dos produtos em relação às homogêneas
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Reações FLUIDO-FLUIDO: CINÉTICA
 Considerações fundamentais:
 Considerar a reação e a transferência de massa na equação global de taxa
 A solubilidade dos componentes influencia na equação de taxa
 Esquemas de contato:
G/L: contracorrente e semibatelada
L/L: contracorrente ou concorrente e batelada ou CSTR
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Reações FLUIDO-FLUIDO: CINÉTICA
 Exemplos:
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Reações FLUIDO-FLUIDO: CINÉTICA
 Equação de taxa
 Considerar a resistência à transferência de massa e as etapas das reações químicas (contato entre os reagentes)
 Onde: A é gasoso e solúvel em B
	 B é líquido e não volátil
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Reações FLUIDO-FLUIDO: CINÉTICA
 Formas da equação de taxa
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Reações FLUIDO-FLUIDO: CINÉTICA
 Equação de taxa para a transferência de massa sem reação química
 Para o filme gasoso:
 Para o filme líquido:
 Usar as resistências do filme gasoso e filme líquido
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Reações FLUIDO-FLUIDO: CINÉTICA
 Combinando as equações anteriores e a Lei de Henry ( ):
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Reações FLUIDO-FLUIDO: CINÉTICA
 Considerar o que ocorre no filme gasoso, no filme líquido e no corpo do líquido
 Equação de taxa para a transferência de massa com reação química
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Reações FLUIDO-FLUIDO: CINÉTICA
 Oito equações de taxa ocorrem dependendo do valores de k, kg, kl, pA/CB e HA. 
 Equação de taxa para a transferência de massa com reação química
 Estas equações resultam de oitos casos especial desde a taxa muito rápida (transferência de massa é o controlador) até a taxa muito lenta (transferência de massa desprezível).
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Reações FLUIDO-FLUIDO: CINÉTICA
 Equação de taxa para a transferência de massa com reação química
 Equação de taxa geral com reação química:
E é o fator de aumento de absorção de A no filme líquido
E ≥ 1
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 Transferência de massa com reação química
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Reações FLUIDO-FLUIDO: CINÉTICA
Fator de aumento (E) e módulo de Hatta (MH)
 A absorção de A presente no gás é maior quando ocorre reação dentro do filme líquido do que quando há transferência de massa sem reação química
 Para avaliar E deve-se conhecer o fator de aumento para reações extremamente rápidas (Ei) e a máxima conversão possível no filme (MH2) – relação gráfica
MH é conhecido como módulo de Hatta
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Reações FLUIDO-FLUIDO: CINÉTICA
a) Reação instantânea com baixa CB - caso A 
 Reação ocorre no filme líquido (plano intermediário)
 Dependência de pA e CB (segunda ordem)
 Resistência de difusão de A e B
 Um elemento de líquido pode conter tanto A como B, mas não ambos
 kAg, kAl e kBl são os coeficientes de transferência de massa nas fases gasosa e líquida
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a) Reação instantânea com baixa CB 
 Relação entre os coeficientes de difusão da massa
 Lei de Henry gás-liquido:
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a) Reação instantânea com baixa CB 
 O caso A ocorrerá quando:
 Equação de taxa:
 Para resistência desprezível na fase gasosa, reagente puro A
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b) Reação instantânea com alta CB - caso B 
 O caso B ocorrerá quando:
 A zona de reação se move na direção da interface
 A reação ocorre na interface e não no filme líquido
 A resistência na fase gasosa controla o processo
 Um aumento adicional em CB não altera a taxa
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b) Reação instantânea com alta CB 
 Equação reduzida para o caso B:
 Quando usar o caso A ou o caso B :
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c) Reação rápida com baixa CB - caso C 
 Espalhamento do plano de reação dentro do filme líquido
 Nenhum A entra no corpo principal do líquido, e assim não há reação no corpo
 A resistência no seio do líquido é desprezível, sendo retirada da equação, dando:
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c) Reação rápida com baixa CB 
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d) Reação rápida com alta CB - caso D 
 A concentração CB mantém constante ao longo de todo o filme, sem redução apreciável
 Taxa de segunda ordem aproxima-se de uma pseudoprimeira ordem em relação a A
 A equação geral simplifica-se para a expressão de primeira ordem
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d) Reação rápida com alta CB 
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e) Taxa intermediária em relação à transferência de massa – casos E e F 
 A reação é lenta o suficiente para permitir a difusão do alguma quantidade do componente A através do filme líquido.
 A chega no corpo principal e reage também nesta região
 Deve-se usar a equação com as três resistências presentes
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f) Reação lenta em relação à transferência de massa - caso G 
 Toda a reação ocorre no corpo principal do líquido
 Os filmes ainda oferecem uma resistência à passagem de A em direção ao corpo principal
 As três resistências são consideradas no cálculo da taxa de reação
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Figuras para os casos G e H 
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g) Reação infinitamente lenta em relação à transferência de massa - caso H 
 A resistência à transferência de massa é desprezível
 As composições de A e B são uniformes ao longo de todo o líquido
 A taxa é dada apenas pela equação cinética química de segunda ordem
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Reações FLUIDO-FLUIDO: CINÉTICA
Importância do módulo de Hatta, MH
 Pode ser usado para interpretar se uma reação é lenta ou rápida
 MH >> 1 toda a reação ocorre no filme líquido com a área superficial sendo o fator controlador da taxa
 MH << 1 nenhuma reação ocorre no filme líquido com a o volume sendo o fator controlador da taxa
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Exemplo 23.1
TRANSFERÊNCIA DE CALOR
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Exercícios 
TRANSFERÊNCIA DE CALOR
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Exercícios 
TRANSFERÊNCIA DE CALOR
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REFERÊNCIAS BIBLIOGRÁFICAS.
TRANSFERÊNCIA DE CALOR
LEVENSPIEL, O. Engenharia das reações químicas. 3ed. São Paulo: Blucher, 2000, 563p.
FOGLER, H. S. Elementos de engenharia das reações químicas. 4ed. Rio de Janeiro: LTC, 2009, 853p.