2-Tipos de Reatores

TIPOS DE REATORES

Luz Amparo Palacio Santos / UERJ

Conteúdo da disciplina    

Tipos de reatores Balanço material em reatores Definições básicas Projeto de reatores ideais  



Reações simples Reações múltiplas

Projeto de reatores ideais nãoisotérmicos 2

Mapa Ma pa conceitual da disciplina

3

Conteúdo – Tipos de reatores  

Classificação Tipos de reatores   

Batelada CSTR Tubular  

 

PFR PBR

Semi-continuo Fluidizado

4

Classificação Número de fases

Modo de operação temporal

Descontinuo

(transiente)

Regime térmico

Continuo

Semi-continuo

(estacionário)

(transiente)

Batelada Isotérmico Homogêneo

CSTR

Tubular

Fluidizado

Politropo

Heterogêneo

PFR Fluido-sólido

Multifásico

Adiabático

PBR

5

TIPOS DE REATORES

6

DEFINIÇÕES

Reator batelada • Modo de operação temporal? • Variação com a posição?

7

DEFINIÇÕES

Reator batelada

8



Batch reactor

DEFINIÇÕES

Reator batelada

9

APLICAÇÕES

Reator batelada 

Operação pequena escala   



Vantagem:   



Teste novos processos Fabricação produtos caros Processos difíceis de converter em continuo Altas conversões em períodos longos Custo (construção simples e pouca instrumentação) Flexibilidade de operação

Desvantagem:   

Alto custo de mão de obra Dificuldade de produção em larga escala Dificuldade de controle da transferência de calor e qualidade do produto 10

APLICAÇÕES

Reator continuo CSTR 





Reator tubular

Finalidades industriais  grandes quantidades de material a ser processado e taxas de reação alta Desvantagem: Necessidade de muitos acessórios Vantagem: Excelente controle de qualidade do produto 11

DEFINIÇÕES

CSTR

• Modo de operação temporal? • Variação com a posição?

12

DEFINIÇÕES

CSTR



Reator ideal:     

Reator de mistura perfeita ( mixed flow reactor, MFR) Mixed reactor ou backmix reactor  Reator ideal de tanque agitado Continous stirred tank reactor (CSTR) Reator de tanque agitado com escoamento constante (Constant flow stirred tank reactor, CFSTR)

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DEFINIÇÕES

CSTR

14

DEFINIÇÕES

CSTR

15

APLICAÇÕES

CSTR    

Quando se precisa agitação intensa A maioria da reações em fase líquida Vários tanque em série  dividir o volume Desvantagem 





A taxa de reação é menor que em um reator tubular  reatores grandes para altas conversões Conversão/volume reator o menor que outros reatores contínuos

Vantagem:   

Simplicidade de construção Facilidade controle de temperatura Facilidade de limpeza interna 16

DEFINIÇÕES

PFR

Reator tubular • Modo de operação temporal? • Variação com a posição?

17

DEFINIÇÕES

PFR

Reator tubular



Reator tubular ideal: 





Reator com escoamento pistonado (plug flow, slug  flow, piston flow ) Reator com escoamento sem mistura Reator pistonado ( PFR: plug flow reactor )



Reator tubular recheado com catalisador:    

Reator de leito recheado Packed bed reactor  (PBR) Reator de leito fixo Fixed bed reactor (FBR) 18

DEFINIÇÕES

PFR

Reator tubular

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DEFINIÇÕES

PFR

Reator tubular

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APLICAÇÕES

PFR

Reator tubular 





A maioria de reatores homogêneos em fase gasosa Normalmente encontrado na forma de um tubo ou como feixe de tubos Vantagem 





Produz a conversão mais alta entre os reatores contínuos Pouca ou nenhuma retromistura

Desvantagem  

Costos de instrumentação É difícil de controlar a temperatura

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APLICAÇÕES

PBR

Reator tubular

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APLICAÇÕES

PBR

Reator tubular 

PBR (PFR recheado):  



 

Utilizado para catalisar reações gasosas Tem a mais alta taxa de reação dentro dos reatores catalíticos Apresenta as mesmas desvantagem do PFR É difícil substituir o catalisador Ocasionalmente ocorre formação de canal preferencial de escoamento 23

APLICAÇÕES

PBR

Reator tubular

24

DEFINIÇÕES

Reator semi-continuo • Modo de operação temporal? • Variação com a posição?

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DEFINIÇÕES

Reator semi-continuo

Não se carregam inicialmente todos os reagentes

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DEFINIÇÕES

Reator semi-continuo

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APLICAÇÕES

Reator semi-continuo   

Sistema flexível Usado também em reações bifásicas (G-L) Vantagem:  



Bom controle de temperatura Capacidade de minimizar reações laterais baixa concentração de um dos reagentes

Desvantagem:  

As mesmas do reator batelada Difícil de analisar 28

DEFINIÇÕES

Reator de leito fluidizado • Modo de operação temporal? • Variação com a posição?

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DEFINIÇÕES

Reator de leito fluidizado

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