Transcript Reatores Heterogêneos

Reatores Heterogêneos
Desativação
Como compensar a perda de
atividade dos catalisadores
Quando:
Decaimento lento- trajetórias temperaturatempo - aumento da T para compensar
perda
Decaimento moderado/rápido – Reatores de
Leito Móvel e de Transporte Ascendente.
- regeneração contínua
Trajetórias Temperatura-Tempo
• Aumento da temperatura para manter
nível de conversão ou seja, velocidade da
reação constante.
-r’A(t=0,T=T0 )= -r’A(t, T) = a(t, T)[-r’A (t=0, T)]
Para reação de primeira ordem:
k(T0) CA = a(T,t) k(T) CA
k(T0) = a(T,t) k(T)
relação tXT
•
k0 eE/R(1/T0 – 1/T) a = k0
(1)
1/T = R/E ln a + 1/T0
Como: -da/dt = kd0 eEd/R(1/T0 – 1/T) an
-da/dt = kd0 exp (- Ed/E ln a) an = kd0 a(n- Ed/E)
Integrando:
t = 1 – a(1-n+Ed/E)/ kd0 (1-n+ Ed/E)
(2)
explicitando a na equação (1) e
substituindo na (2):
t = 1 – exp[ (E–nE+Ed)/R (1/T – 1/T0)]
kd0 (1- n + Ed/E)
Para decaimento de primeira ordem:
t= E/kd0 Ed [ 1 – exp (eEd/R(1/T – 1/T0) )]
Reatores de Leito Móvel
• Balanço
FA (W) - FA (W + W) + r’A W = 0
FA0 dX/dW = - r’A
Reator Leito Móvel
-r’A = a(t)[-r’A (t=0)] = a(t) [k f(CA, CB, ..CN)
-da/dt = kd an
Relacionando o tempo com a massa de catalisador:
t = W/Us
Onde Us = velocidade mássica
dt= dW/Us
Leito Móvel
• substituindo na lei de decaimento:
-da/dW = kd /Us an
(3)
No balanço molar:
dX/dW = a(W) [- r’A (t=0)]/ FA0
De (3)
a em função de W
Substitui a na eq. (4)
Resolve eq. (4)
(4)
Reatores de Leito Ascendente
• Balanço molar para o reagente A num volume
diferencial de reator (ΔV = Ac Δz):
FA (z) - FA (z + Δz) + rA Ac Δz = 0
Δ
dFA/dz = rA Ac = r’A ρB Ac
onde: rA = r’A ρB
Substituindo: X = (FA0 - FA) /FA0
dX/dz = (ρB Ac/FA0)(- r’A)
Onde: - r’A = [- r’A (t=0)] a(t)
Transporte Ascendente
definindo o tempo que a partícula de catalisador
permanece no reator até alcançar a altura z
como: t = z/UP
Onde: UP = velocidade da partícula de cat.
e
FA0 = Ug AC CA0
v0
Onde: Ug = velocidade do gás
dX/dz = (ρB/CA0 Ug)(- r’A)