REATORES COM RECHEIO

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REATORES ESPECÍFICOS
REATORES DE LEITO COM RECHEIO
Existem diversos tipos de reatores industriais onde os principais são: batelada, tanque agitado, tubular e leito fixo (leito de recheio). Muitas variações e modificações destes reatores comerciais (por exemplo, semicontínuo, leito fluidizado) são de uso corrente, portanto abaixo segue abordagem específica dos reatores de leito com recheio, fixo e fluidizado.
O reator de leito fixo (PBR), também chamado de reator fluxo ascendente é um reator tubular, aproximando-se de um reator pistonado, o qual contém um recheio de partículas sólidas de catalisador, sendo essencialmente usado em reações do tipo gasosas. Os catalisadores dos reatores de leito fixos, preferencialmente, não devem ser muito pequenas, pois pode haverem obstrução, acarretando em uma alta queda de pressão (LEVENSPIEL, 2000).
No reator de leito fixo, o controle de temperatura torna-se essencial, embora difícil, assim como outros tipos de reatores. As reações que tendem a ser exotérmicas, pontos quentes e frentes quentes se desenvolvem, podendo desnaturar o catalisador. Logo, as operações que envolvem reatores de leito fixo devem ser restritas a pequenas faixas de temperatura, motivo pelo qual o leito fluidizado é preferível (LEVENSPIEL, 2000).
A principal vantagem é que o reator de leito fixo é que para a maioria das reações, ocorre a maior taxa de conversão por massa de catalisador, quando comparado com os demais reatores. Porém, o catalisador para estes reatores é de difícil remoção, além de que pode ocorrer um canal preferível para o escoamento de gás, tornando o leito catalítico uma operação parcialmente ineficiente ( MARCO ). 
Os reatores de leito fluidizado podem ser comparados com reatores CSTR do ponto de vista de que a substância, embora heterogêneo, é bem misturado, resultando em um produto homogêneo. São reatores muitos utilizados em produção em grande escala, além de possuírem número ilimitado de operações, pois conseguem controlar grandes alimentações (MARCO,). 
Os reatores de leito fluidizado podem ser divididos em reatores borbulhantes (BFB) e reatores com circulação (CFB).
 Os reatores borbulhantes são reatores industriais, que operam com reações em fase gasosa com catalisadores sólidos no recheio, operando com o leito borbulhante. Esses reatores operam com velocidades moderadas de fluidização, baixo tempo de residência das partículas, altas densidades de particulados, pelo desenvolvimento de bolhas de gás que promovem recirculação e mistura, e pelo processo de elutriação que promove o arrasto de particulados mais finos (RODRIGUES et al., 2007).
 
Durante uma reação catalítica ocorrem os seguintes passos: 
1) Transporte de reagentes e energia através da massa do fluido para a superfície externa do catalisador;
2) Transporte de reagente e energia a partir da superfície externa para os poros do catalisador;
3) Adsorção, reação química e dessorção dos produtos nos sítios do catalisador; 
4) Transporte dos produtos do interior dos poros para a superfície externa do catalisador; 
5) Transporte dos produtos para a fase fluida. Usualmente um ou mais passos limitam as taxas de reação e influenciam o ritmo em que as reações ocorrem no catalisador, sendo que o sistema intra -partícula é controlado se o passo 2 ocorre de forma lenta, o passo 3 ocorre de forma mais lenta e é responsável pela cinética e controle da reação.
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Em PBRs a massa de catalisador W é mais importante do que o volume do reator. A dedução das formas integral e diferencial das equações de projeto para reatores de leito de recheio é análoga à do PFR 
Veja as Equações (2-15) e (2-16). 
Isto é, substituindo FA na Equação (1-15) pela Equação (2-12), resulta Equação de projeto do PBR
 
A forma diferencial da equação de projeto isto é, Equação (2-17) deve ser usada quando forem analisados reatores que tenham perda de pressão ao longo do seu comprimento.Na ausência de queda de pressão, isto é, P = 0, podemos integrar (2-17) com limites X = 0 para W = 0 e W = W para X = X e obtemos:
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