Aula Inicial - Cinética e Cálculo de Reatores

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IFRJ – PROFESSOR ALEXANDRE VARGAS GRILLO 
 
Professor: Alexandre Vargas Grillo 
 
 
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INTRODUÇÃO 
Trata-se de um estudo/roteiro de cinética e cálculo de reatores, que tem como 
objetivo principal ser um guia para alunos/acadêmicos que estão iniciando o estudo desta 
disciplina: Cinética e Cálculo de Reatores. 
PARTE TEÓRICA 
1) CONCEITOS BÁSICOS 
1.1) Velocidade de Reação e Constante de Velocidade de Reação 
 Nas reações utilizadas neste roteiro, tomamos como base de cálculo a espécie A, 
que é um dos reagentes que está sendo consumido na reação e, normalmente, é o reagente 
limitante. A velocidade da reação, -rA, é equivalente à taxa de consumo de A por unidade 
de volume, ou seja, é o número de moles do reagente consumido por unidade de tempo 
por unidade de volume. Esta velocidade é dependente da temperatura e da composição 
do sistema, podendo ser escrita, muitas vezes, como sendo o produto entre uma constante 
de velocidade de reação, k, e uma função das concentrações das diferentes espécies: 
( ) ( ),...,. BAA CCfTkr =− (1.1.1) 
 A equação algébrica que relaciona –rA com as concentrações das espécies é 
chamada expressão cinética ou lei da velocidade, ou ainda simplesmente equação da taxa. 
No caso da reação genérica elementar: 
dDcCbBaA +→+ 
Onde esta equação é dada por: 
b
B
a
AA CCkr =− (1.1.2) 
 A constante de velocidade da reação, k, não é verdadeiramente uma constante, 
uma vez que depende de diversos parâmetros, principalmente da temperatura do sistema 
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(ela também pode depender da pressão, da força iônica e do solvente da reação). 
Arrhenius foi o primeiro químico a estudar esta influência, e sugeriu que a dependência 
de k com a temperatura fosse do tipo 
( ) RT
E
eATk
−
= (1.1.3) 
onde A é o fator de freqüência, E é a energia de ativação (é a energia mínima que as 
moléculas reagentes de vem possuir para que a reação ocorra), R é a constante universal 
dos gases e T é a temperatura absoluta. 
1.2) Ordem de Reação 
 A dependência da velocidade de reação, -rA, com as concentrações das espécies 
presentes, é quase sempre determinada experimentalmente. Como já mostrado 
anteriormente, uma forma comum de se expressar esta dependência é pelo produto das 
concentrações dos reagentes, cada uma elevada a uma potência. Para a reação genérica 
dDcCbBaA +→+ 
temos que a velocidade de reação pode ser dada por: 

BAA CCkr =− (1.2.1) 
 Os expoentes das concentrações (α e β) nos levam ao conceito de ordem da 
reação, o qual refere-se às potências às quais são elevadas as concentrações na equação 
da taxa. Na equação (1.2.1), α é a ordem em reação ao reagente A e β é a ordem em 
reação ao reagente B. A ordem global da reação, n, é dada por 
 +=n (1.2.2) 
 Vale lembrar também que a reação é dita elementar quando a ordem em relação a 
cada reagente é igual ao coeficiente estequiométrico do respectivo reagente (no caso da 
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reação genérica, temos que a = α e b = β), o que na maioria dos casos esse processo não 
ocorre. 
1.3) Definição de Conversão 
Para definir conversão escolhemos um dos reagentes como base de cálculo e então 
relacionamos as outras espécies reagentes com esta base. Freqüentemente, a melhor 
escolha da base de cálculo recai sobre o reagente limitante. Em seguida, desenvolvemos 
as relações estequiométricas e as equações de projeto, considerando-se a reação genérica 
dDcCbBaA +→+ 
As letras maiúsculas representam espécies químicas e as letras minúsculas 
representam os coeficientes estequiométricos. Tomando-se A como nossa base de cálculo, 
dividimos os termos da equação anterior pelo coeficiente estequiométrico da espécie A, a 
fim de expressarmos a mesma como 
D
a
d
C
a
c
B
a
b
A +→+ 
para que todas as quantidades sejam expressas na base “por mol de A”. 
 A conversão xA é a razão entre o número de moles de a reagidos e o total de moles 
de A alimentados ao sistema: 
fornecidosAdemoles
reagidosAdemoles
xA = (1.3.1) 
1.4) Equação Geral do Balanço Molar 
 A primeira etapa na realização de um balanço molar é especificar as fronteiras de 
um sistema, o que delimitará o volume do sistema, V, no qual será realizado o balanço 
molar para a espécie j, normalmente um reagente. O balanço molar, assim como, por 
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exemplo, os balanços de massa e energia, é composto por quatro taxas: entrada, saída, 
geração a acúmulo, dispostos na seguinte maneira: 
AcúmuloGeraçãoSaídaEntrada =+− (1.4.1) 
ou, para o balanço molar, 
dt
dN
FGF
j
jjj =−+0 (1.4.2) 
onde Fj0 é a vazão molar de j para dentro do sistema, Gj é a velocidade de geração de por 
reação química, Fj é a vazão molar de j para fora do sistema e Nj é o número de mols de j. 
Se o volume do sistema for subdividido em M subvolumes ΔV nos quais a taxa de reação 
é constante, a velocidade total de geração é dada por 

==
==
M
i
iji
M
i
jij VrGG
11
 (1.4.3) 
 Nas condições limites, ou seja, quando o número de subvolumes tende ao infinito 
e o tamanho de cada subvolume tende a zero, podemos reescrever a equação (1.4.3) na 
forma 
=
V
jj dVrG (1.4.4) 
 Substituindo a equação acima na equação (1.4.2), chegamos à forma geral do 
balanço molar, que será utilizada para o dimensionamento dos diferentes tipos de 
reatores. 
dt
dN
dVrFF
j
V
jjj =+− 0 (1.4.5) 
 
 
1.5) Tempo Espacial e Velocidade Espacial 
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 O tempo espacial, τ, representa o tempo que é necessário para que se processe um 
volume de reator, considerando-se o fluido nas condições de entrada. Também á chamado 
de tempo de retenção ou tempo médio de residência. É obtido dividindo-se o volume do 
reator pela vazão volumétrica de entrada no reator: 
0v
V
= (1.5.1) 
 A velocidade espacial, SV, é definida como sendo o número de volumes de reator 
processados em condições específicas na unidade de tempo; se difere do inverso do 
tempo espacial pelo fato de que as suas condições não são necessariamente as condições 
de alimentação, como ocorre com o tempo espacial. Matematicamente, temos 

1
=VS (1.5.2) 
2) SISTEMAS DE ESCOAMENTO CONTÍNUO 
Normalmente, a conversão depende do tempo de residência no reator. Em geral, 
para sistemas de escoamento contínuo o tempo de residência aumenta com o aumento do 
volume do reator, para uma determinada vazão de entrada. Em outras palavras, a 
conversão é função do volume do reator. 
Em sistemas de escoamento contínuo, a vazão molar de A alimentada no sistema 
menos a velocidade molar de reação de A no sistema é igual à vazão molar de A que sai 
do sistema, FA. Podemos isto da seguinte maneira: 
     AAAA FxFF =− .00 (2.1) 
Rearranjando a equação acima obtemos: 
)1(0 AAA xFF −= (2.2) 
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A vazão molar de alimentação, FA0, dadaem mol/s, pode ser reescrita como o 
produto da concentração de entrada, CA0 (mol/dm
3), pela vazão volumétrica de entrada, vo 
(dm3/s): 
000 .vCF AA = (2.3) 
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2.1) Reator de Tanque Agitado Contínuo (CSTR) 
 Um tipo de reator comumente utilizado no processamento industrial é um tanque 
agitado operado continuamente. Ele é referido como reator tanque agitado contínuo 
(CSTR), ou reator de retromistura. O CSTR normalmente é operado em regime 
estacionário e de forma a se obter uma mistura muito boa. Como resultado desta última, 
o CSTR é geralmente modelado como não possuindo variações espaciais na 
concentração, temperatura, ou velocidade de reação através do tanque. Como a 
temperatura e a concentração são idênticas em qualquer ponto do vaso de reação, elas são 
a mesma no ponto de saída, tanto quanto em qualquer outro ponto do tanque. Portanto, a 
temperatura e a concentração na corrente de saída são modeladas como sendo as mesmas 
no interior do reator. 
 Quando a equação geral do balanço molar (1.4.5) é aplicada a um CSTR operando 
em regime estacionário (isto é, as condições não variam com o tempo), 
0=
dt
dN j
 (2.1.1) 
no qual não existe variações espaciais na velocidade de reação, 
 =
V
jj rVdVr (2.1.2) 
ela toma a forma familiar conhecida como a equação de projeto para um CSTR: 
j
jj
r
FF
V
−
−
=
0
 (2.1.3) 
A equação de projeto do CSTR fornece o volume de reação para reduzir a vazão 
molar de entrada da espécie j, Fj0, à vazão molar de saída Fj. A vazão molar Fj é dada 
pelo produto da concentração da espécie j e a vazão volumétrica v0. 
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A equação que resulta de um balanço molar aplicado na espécie A para a reação 
D
a
d
C
a
c
B
a
b
A +→+ 
que ocorre num CSTR pode ser apresentada como: 
VrFF AAA .0 −=− (2.1.4) 
Agora substituindo a vazão molar de saída, FA, em termos da conversão, xA, e da 
vazão molar de entrada, FA0, utilizando a equação (2.2) na forma 
AAAA xFFF 00 =− (2.1.5) 
e combinamos com a equação (2.1.4). Feito isso e expressando a equação para V, 
obtemos o volume necessário para atingir uma conversão especificada com a equação 
A
AA
r
xF
V
−
= 0 (2.1.6) 
Essa equação pode ser generalizada para aplicação em associação de reatores. 
Para tanto basta que expressemos o balanço molar da equação (2.2) para mais de um 
reator: 
)1(
)1(
202
101
AAA
AAA
xFF
xFF
−=
−=
 
E aplicando o mesmo na equação (2.2.10), que apresentada é posteriormente, 
obtendo então: 
( )
2
120
2
.
A
AAA
r
xxF
V
−
−
= (2.1.7) 
Uma vez que a composição de saída do reator é idêntica à composição interna do 
reator, a velocidade de reação é avaliada nas condições de saída do reator. 
2.2) Reator Tubular (PFR) 
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 Um outro tipo de reator comumente utilizado na indústria é o reator tubular. Ele 
consiste em um tubo cilíndrico e é usualmente operado em regime estacionário, como o é 
também o CSTR. Para os propósitos do material aqui apresentado, consideraremos 
sistemas nos quais o escoamento é altamente turbulento e o campo de fluxo pode ser 
modelado como fluxo uniforme. Em outras palavras, não existe variação radial na 
concentração e o reator é designado como reator com escoamento uniforme (PFR). 
No reator tubular os reagentes são continuamente consumidos à medida que 
avançam no reator ao longo de seu comprimento. Na modelagem do reator tubular, 
assumimos que a concentração varia continuamente na direção axial do reator. 
Conseqüentemente, a velocidade de reação, que é uma função da concentração dos 
reagentes para todas as ordens de reação, exceto para ordem zero, também variará 
axialmente. 
Para desenvolver a equação de projeto do PFR, dividiremos (conceitualmente) o 
reator em um certo número de subvolumes de forma que em cada subvolume ΔV, a 
velocidade de reação possa ser considerada espacialmente uniforme, conforme podemos 
ver na figura a seguir: 
 
Figura 2.2.1: Reator Tubular 
Concentraremos nossa atenção agora no subvolume que está localizado a uma 
distância y da entrada do reator. Façamos Fj(y) representar a vazão molar da espécie j que 
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entra no volume ΔV em y, e Fj (y + Δy) a vazão molar da espécie j saindo deste volume 
na localização (y + Δy). Em um subvolume espacialmente uniforme ΔV, 


=
V
jj rVdVr (2.2.1) 
Para um reator tubular operando em regime estacionário, 
0=
dt
dN j
 (2.2.2) 
Logo a equação do balanço geral torna-se 
( ) ( ) 0. =++− VryyFyF jjj (2.2.3) 
Nesta expressão, rj é uma função indireta de y, ou seja, rj é uma função da 
concentração do reagente, que é uma função da posição y a partir da entrada do reator. O 
volume ΔV é o produto da área da seção transversal A do reator e do comprimento do 
reator Δy. 
yAV = . (2.2.4) 
Substituímos na equação (2.2.3) e dividimos por Δy para obtermos 
( ) ( )
j
jj
rA
y
yFyyF
.−=






−+
− (2.2.5) 
o termo entre colchetes lembra a definição da derivada 
( ) ( )
dx
df
x
xfxxf
x
=






−+
→ 0
lim (2.2.6) 
tomando o limite quando Δy tende a zero, obtemos 
j
j
rA
dy
dF
.−=− (2.2.7) 
Normalmente é mais conveniente termos o volume do reator V em vez do 
comprimento do reator y como variável independente. Conseqüentemente, substituiremos 
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as variáveis usando a relação yAV = . para obtermos uma das formas da equação de 
projeto para um reator tubular: 
j
j
r
dV
dF
−=− (2.2.8) 
Observamos também que para um reator no qual a área da seção transversal A 
varia ao longo do comprimento do reator, a equação de projeto permanece inalterada. A 
equação de projeto do reator tubular, equação (2.2.7), pode ser apresentada em função da 
reação do balanço molar para o componente A como 
A
A r
dV
dF
−=− (2.2.9) 
Para um sistema com escoamento contínuo, FA, na equação (2.1.5), já foi escrito 
em função da vazão molar de entrada, FA0 e da conversão, xA. Substituindo-se a equação 
(2.1.5) na equação (2.2.9) resulta a forma diferencial da equação de projeto de um reator 
tubular de escoamento uniforme 
AA r
dV
dx
F −=0 (2.2.10) 
Agora separando as variáveis e integrando com a condição inicial 0=V para 
10 AA xx = o volume necessário para alcançar uma conversão final 2AAF xx = especificado 
é dado pela equação: 
 −=
2
1
0
A
A
x
x
A
A
A
r
dx
FV (2.2.11) 
3) DIFERENTES CONFIGURAÇÕES DE REATORES CSTR E PFR 
 Na teoria dos reatores temos de dedicar uma atenção especial para o estudo das 
diferentes associações possíveis entre os diferentes tipos de reatores. Os reatores dos 
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tipos CSTRe PFR podem ser associados em série ou em paralelo. Para as séries temos o 
PFR seguido pelo CSTR e o CSTR seguido pelo PFR, passando a mesma vazão por cada 
reator. Já para a configuração em paralelo, para fins de comparação, a vazão deve ser 
dividida em duas partes iguais, para que a eficiência de cada reator seja determinada sob 
as mesmas condições. Entretanto, isto não é obrigatório, uma vez que a vazão total pode 
ser dividida em qualquer proporção; por outro lado, desta maneira a comparação entre os 
reatores fica comprometida. 
Uma das características mais importantes que podemos observar no reator PFR é 
o fato do mesmo não diluir os reagentes com os produtos na alimentação do sistema, de 
modo que ele apresenta menor volume para efetuar a mesma conversão quando 
comparado com o CSTR, no qual ocorre a diluição. Em outras palavras, o reator PFR é 
mais eficiente do que o reator CSTR, pois não ocorre a diluição dos reagentes. No gráfico 
a seguir, que relaciona o inverso da taxa de reação com a conversão, podemos verificar 
isso. 
 
Gráfico 3.1: Inverso da Taxa de Reação em Função da Conversão para Reações de 2ª 
Ordem 
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Para o CSTR, em uma determinada conversão, o produto ( )AA rx −1 fornece o 
valor de V/FA0 que multiplicado por FA0 resulta no volume do mesmo. Já para o PFR a 
área que resulta o valor de V/FA0 é a contida sob a curva e que quando multiplicada pelo 
mesmo FA0 no fornece um volume menor. Esse fato deve-se ao volume ter que ser 
calculado a partir de uma integral com a taxa variável durante a reação. Assim 
verificamos a maior eficiência do PFR também por métodos analíticos, além do físico 
descrito anteriormente com a diluição dos reagentes. Outra característica a ser ressaltada 
é o aumento da diferença entre o PRF e o CSTR à medida que avançamos na conversão. 
Para a configuração PFR seguido de um CSTR obtemos melhores resultados 
quando comparado ao CSTR seguido pelo PFR no que diz respeito a minimizar volume 
ou obter o maior conversão possível. Isso pode ser explicado pelo mesmo princípio físico 
da diluição, citado anteriormente. No caso de associarmos os reatores de mesmo volume 
em paralelo obtemos resultados piores porque a diluição ocorre não no reator, mas entre 
as correntes de saída de cada reator. Como cada reator separadamente alcança uma 
conversão mais elevada do que se estivessem em série (por exemplo), a diluição das 
correntes produz uma redução grande na conversão total do sistema. 
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BIBLIOGRAFIA RECOMENDADA 
• Fogler, H. S., Elementos de Engenharia das Reações Químicas, 3ª edição, LTC: 
Rio de Janeiro, 2002 
• Levenspiel, O., Engenharia das Reações Químicas, Volumes 1 e 2, Edgard 
Blücher, Editora da USP: São Paulo, 1974 
• Hill, C. G., An Introduction to Chemical Engineering Kinetics & Reactor Design, 
J. Wiley, 1977 
• Froment, G. F. e Bischoff, K. B., Chemical Reactor Analisis and Design, J. 
Wiley, 1990 
• Westerterp, K. R. et al, Chemical Reactor Design and Operation, J. Wiley, 1984 
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Em termos de configurações físicas encontradas, existem basicamente somente dois tipos 
de reatores: o reator tanque (CSTR e batelada) e o reator tubular (PFR). Nesse momento, 
vamos discutir os tipos de reatores usados na prática industrial para reações homogêneas 
na fase fluida. 
Reator Tanque Ideal 
O reator tanque ideal é aquele no qual a agitação é tão eficiente que as variáveis de processo, 
composição e temperatura são sempre uniformes dentro desse tipo de reator. Um reator tanque 
simples pode ser operado numa variedade de formas: batelada, semi-batelada e fluxo contínuo, 
como mostrado nas figuras abaixo: 
 
No reator batelada simples, as variáveis como temperatura e concentração não variam 
com a posição dentro do reator, mas variam com o tempo. 
• O reator tanque agitado, pode também ser operado de forma semi-batelada. Neste 
modo, o tanque é parcialmente preenchido com reagente(s) e reagente(s) 
adicionais são adicionados progressivamente até a composição desejada ser 
atingida. Alternativamente, pode-se carregar todos os reagentes de uma única vez 
e continuamente remover os produtos quando eles vão sendo formados. 
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• Dentro do reator tanque continuamente agitado (CSTR), o reator tanque é 
continuamente suprido com a alimentação ao mesmo tempo em que igual volume 
é descarregado de forma a manter constante o nível dentro do tanque. A 
composição da corrente efluente é idêntica aquela que permanece dentro do 
tanque. 
Reator Tubular Ideal (PFR) 
É aquele no qual elementos de fluido reagentes (plugs) movem-se através de um tubo, 
como plugs movendo paralelo ao eixo do tubo. Este modelo de fluxo é referido como 
plug flow ou fluxo empistonado. O perfil de velocidade em uma dada seção transversal é 
achatado e assume-se que não existe difusão axial ou mistura de elementos de fluido. As 
variáveis como temperatura e composição variam com a posição ao longo do 
comprimento do reator. 
 
Escolha entre os diferentes modos de operação de reatores 
Reator Batelada 
Características: 
Reatores batelada são usualmente tanques cilíndricos e a orientação usualmente é 
vertical. Vasos cilíndricos são empregados porque eles são mais fáceis de serem 
fabricados e limpos e os custos de construção para unidades de alta pressão são 
consideravelmente menores do que configurações alternativas. Agitação pode ser 
conseguida por agitadores de vários tipos (mecânicos) ou por circulação através de 
bomba. Em situações onde é necessário aumentar a área interfacial gás-líquido por 
evaporação, ou o fluido seja muito viscoso ou uma lama, utiliza-se orientação horizontal. 
Devido aos efeitos de energia envolvidos em uma reação, é usualmente necessário 
empregar um trocador de calor através de jaquetas ou serpentinas externas ou internas, 
embora possam-se usar resistência elétrica ou fogo direto. 
 
Usos: 
• Reações em fase líquida particularmente quando a produção é pequena ou para 
produzir diversos produtos no mesmo equipamento. Também, quando é 
necessária limpeza regular do reator, como no caso de constante contaminação 
por fuligem ou culturas de fermentação também empregam-se o reator batelada, 
devido a sua grande flexibilidade para limpeza e procedimentos de sanitação. Por 
esses motivos, encontram largo uso na indústria farmacêutica ou para produção de 
alguns produtos químicos especiais, onde a flexibilidade é desejada e também 
para produtos sazonais. 
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• Reações em fase gasosa a alta pressão, considerações de segurança são 
extremamente importantes e os cuidados devem ser tomado para garantir projeto 
mecânico adequado. Esses reatores são comumente chamados de autoclaves. 
Vantagens: 
• Quando a capacidade de produção é baixa, processos baseados em reatores 
batelada terão usualmente, menor investimento de capital do que os chamados 
processos contínuos, tanto que reatores batelada são preferíveis quando está se 
testando um novo produto. Além disso, as necessidades de construção e 
instrumentação são mais baratas e simples para reatores batelada. 
Desvantagens: 
• As desvantagens associadas ao uso do reator batelada, incluem os altos custos de 
mão-de-obra e custos de manipulação de materiais envolvidos no preenchimento, 
esvaziamento e limpeza do reator. Enquanto o reator batelada está sendo 
preenchido, esvaziado, limpo, aquecido até a temperatura de reação ou resfriado 
até a temperatura de descarga, o reator não está produzindo produto, deixando de 
haver lucro. Para grande quantidade de produção, esse tempo morto deveser 
contabilizado. 
 
 
 
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Reatores Semi-batelada 
Características: 
Operações semi-batelada usualmente ocorrem em equipamentos muito similares aos 
reatores batelada. Pode-se operar um reator semi-batelada de diversas maneiras. Uma 
delas envolve carregar algum dos reagentes dentro do tanque e então alimentar o material 
remanescente gradualmente. Este modo de operação é vantajoso quando grandes efeitos 
de transferência de calor acompanham a reação. Reações exotérmicas devem ser 
conduzidas lentamente e o controle de temperatura mantido, regulando a taxa na qual um 
dos reagentes é alimentado. Este modo de operação é também desejável, quando altas 
concentrações de reagentes favorecem a formação de produtos laterais indesejáveis. 
Outro modo de operação semi-batelada envolve o uso de uma corrente de purga para 
remover continuamente um ou mais dos produtos de uma reação reversível. Por exemplo, 
água deve ser removida nas reações de esterificação pelo uso de uma corrente de purga 
ou por destilação de uma mistura reagente. Remoção contínua de produtos aumenta a 
taxa líquida da reação, por alterar a constante de equilíbrio. Processos semi-batelada estão 
entre os mais difíceis de analisar do ponto de vista de projeto de reatores porque trata-se 
de um sistema aberto em condições não estacionárias, tornando as equações diferenciais 
mais difíceis e complexas. 
 Reatores de Fluxo Contínuo (CSTR e PFR) 
Características: 
São utilizados principalmente para reações em fase líquida quando apreciável tempo de 
residência são requeridos. 
Vantagens: 
• Quase que invariavelmente, os reatores de fluxo contínuo são preferíveis aos 
reatores batelada, quando a capacidade de processamento requerida é grande. 
Embora o investimento de capital necessário seja maior, os custos operacionais 
por unidade do produto são menores para operação contínua do que batelada. 
• Facilidade do controle de qualidade dos produtos devido ao controle automático 
do processo. 
 
 
Observações: 
Freqüentemente, a decisão para selecionar um modo de processamento batelada ou 
contínuo, envolve a determinação da contribuição relativa das despesas de capital e 
despesas operacionais para o custo total do processo para o nível de capacidade proposto. 
Como apontado por Denbigh, o que é melhor para um país altamente industrializado, 
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com custos mais altos de mão-de-obra, não necessariamente é o melhor para um país 
menos desenvolvido. 
Em muitos casos, considerações de seletividade determinam o modo de operação, 
particularmente quando a reação em estudo é acompanhada por reações laterais 
indesejáveis. O rendimento para o produto desejado pode diferir consideravelmente entre 
uma operação contínua e batelada e também entre dois tipos de processos contínuos. 
Quando o rendimento é menor para um processo contínuo, este fator deve ser tão 
importante dentro da economia global do processo que é necessário optar por um reator 
batelada. 
Reatores CSTR 
Características: 
O CSTR é usado extensivamente na indústria de processos químicos. Ambos, tanques 
simples ou em bateria de tanques conectados em série são usados. Em muitos aspectos 
como mecânicos e de transferência de calor, são similares aos reatores batelada. 
Entretanto, é necessário ter uma entrada para adição contínua de reagentes e saída para 
corrente de produtos. É possível empregar ou tanques múltiplos individuais em série ou 
unidades contendo múltiplos estágios dentre um casco simples. Tanques múltiplos são 
mais caros, mais provêem maior flexibilidade de uso, desde que eles são mais 
rapidamente alterados se variarem as necessidades do processo. Para minimizar as 
necessidades de bombas e manutenção, freqüentemente escolhe-se fluxo por gravidade 
entre os estágios. Reatores CSTR são empregados quando trabalha-se com sólidos ou 
líquidos, não sendo recomendados para operações à altas pressões. 
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Reatores PFR 
O reator tubular é assim chamado devido a sua configuração física, tal que a reação 
ocorre dentro de um tubo ou comprimento de tubo. Pode-se usar tanto no caso onde o 
tubo é empacotado com um catalisador sólido e no caso onde a fase fluida sozinha está 
presente. A maioria dos reatores tubulares são classificados em três principais categorias: 
1. Tubo simples 
2. Trocadores de calor casco-tubo 
3. Fornos tubulares, onde os tubos são expostos à radiação térmica e transferência de 
calor a partir de gases de combustão. 
O tubo simples é utilizado quando não se necessita de eficiente troca térmica e os 
trocadores casco-tubo ao contrário, podendo a reação ocorrer tanto dentro do tubo, quanto 
fora, no casco. Os fornos tubulares são utilizados somente para reações endotérmicas.