1 INTRODUCAO AO CALCULO DE REATORES (1)

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Cálculo de Reatores- aula 1
Introdução à cinética e ao dimensionamento
 de reatores
Bibliografia
Elementos de Engenharia das Reações Químicas - H. Scott Fogler- 3ª Edição
 Engenharia das Reações Químicas - Octave Levenspiel – 3ª Edição
Objetivo da aula 1: Definições; Equação de balanço geral de massa e energia.
Apresentar os Reatores: 
Batelada - Batch
Continuo - CSTR
Tubular - PFR
Reator de Leito fixo – PBR
Reator de leito fluidizado
O que são reatores
2 – Reator “fechado”: vaso de pressão com capacidade de suportar altas temperaturas e pressões dentro dos limites pré – estabelecidos através de estudos, geralmente feito de aço inox.
1 -Reator é um
Tanque onde ocorre uma reação, o qual
pode ser aberto
para realizar
misturas ou
fechado para
suportar reação e
pressão gerada
durante o
processo de
fabricação de um
determinado
produto.
Apresentação:
A idéia central da disciplina de reatores é permitir que o aluno faça a integração entre os conhecimentos de química e a sua aplicação na Engenharia.
“A cinética química e o projeto de reatores estão no coração de quase todos os produtos químicos industriais.
É, principalmente, o conhecimento da cinética química e o projeto do reator que distinguem o engenheiro químico dos outros engenheiros.”
(Fogler)
Estrutura da disciplina:
cálculo integral e diferencial
Química geral
Química orgânica
Processos industriais
Termodinâmica
Mecânica dos fluidos
bioquímica
Estequiometria industrial
Transferência de calor
e massa
Físico química
Cálculo de reatores
Operações unitárias
Cálculo III
Engenharia de equipamentos 
Fundamentos
Disciplinas Básicass
Elemento de volume do reator
Reagente que sai
Reagente que entra
O reagente que acumula dentro do elemento
O reagente que é consumido devido à reação dentro do elemento
Taxa de massa/mols de reagente para dentro do elemento de volume
Taxa de massa/mols de reagente para fora do elemento de volume
Taxa de consumo de reagente devido à reação química no elemento de volume
Taxa de acúmulo do reagente no elemento de volume
-
+
=
[Entra] - [Sai] + [Reage] = [Acúmulo]
1. Equação geral do Balanço de energia:
Elemento de volume do reator
Calor que sai
calor que entra
Calor que acumula dentro do elemento
A reação pode ser exotérmica ou endotérmica!
Taxa de energia que entra no elemento de volume
Taxa de energia que sai do elemento de volume
Taxa de energia gerada pela reação química no elemento de volume
Taxa de acúmulo de energia no elemento de volume
-
+
=
[Entra] - [Sai] + [Reage] = [Acumula]
 Considerações Gerais do Projeto :
1. Tipo de operação
 Contínuo;
 Descontínuo;
 Semi-contínuo ou semi-batelada;
2. Tipo de Reator
3. Número de Fases
4. Geometria do Reator
 Homogêneo
 Heterogêneo
 Tanque com agitação
 Tubular
 Leito fixo
 Leito fluidizado
Batelada
Contínuo (Mistura, Tubular, Leito Fixo, Leito Fluidizado,...)
 Líquido – Gás
 Líquido – Sólido
Líquido – Gás – Sólido
 Gás – Sólido
5. Esquema de operação
 Um único reator ou vários reatores;
Reatores em série e/ou paralelo;
6. Condições de Processo
 Perfil de Temperatura;
 Pressão;
 Composição da alimentação.
7. Otimização
8. Controle e Estabilidade de Operação
 Instrumentação;
Custos;
Meio Ambiente;
Segurança.
9. Materiais da Construção
 Aço inox;
 Interno (vitrificado; de fibra, borracha, etc.)
 das Condições do Processo;
do Tamanho do Reator;
da Distribuição dos Produtos;
da Conversão de Saída;
dos Custos do Processo.
 Tipos de Reatores ideais
 Descontínuo ou Batelada
Contínuo
Semi-Batelada (ou Semi-Contínuo)
10. Reatores ideais e não ideais
	EXEMPLO	OPERAÇÃO
	(a)	Batelada 
	(b)	Contínua
	(c)	Semi-contínuo
10. 1 - Reatores ideais básicos
Reator descontínuo (ou batelada);
Reator Tubular (PFR);
Reator contínuo de mistura (CSTR);
SOCIEDADE EDUCACIONAL DE SC - SOCIESC 
Instituto Superior Tupy – IST
11- Dados requeridos para projeto
11.2 – Ferramentas a serem utilizadas:
Cinética química;
Transferência de calor;
Transferência de massa (difusão);
Termodinâmica química (equilíbrio químico e equilíbrio de fases);
Cálculo diferencial e integral.
 12. Variação da Concentração nos Reatores Ideais
O que ocorre com a composição no meio reacional nos reatores ideais básicos se forem coletadas alíquotas de seu interior?
1) em tempos diferentes de um mesmo local
2) em locais diferentes ao mesmo tempo
	REATOR	(1) Variação de Ci
com o tempo	(2) Variação de Ci
no espaço
	Batch	Varia	Não varia
	CSTR	Não varia	Não varia
	PFR	Não varia	Varia
 
BIBLIOGRAFIA DO CAPÍTULO
Reatores Ideais Básicos
Fogler – capítulo1 – páginas 8 a 14, 16 a 21
Levenspiel - 2ed - capítulo 5 – páginas 97 a 117