Simuladores de Processos
Reatores
Prof. Dr. Fabio Batista
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Simulação de Reatores Químicos, Slides de Engenharia de Processos
Uma introdução à simulação de diferentes tipos de reatores químicos utilizando o software dwsim. São abordados os reatores de conversão, de equilíbrio, de gibbs, cstr e pfr, com exemplos ilustrativos de cada um deles. O documento fornece detalhes sobre a configuração dos reatores no dwsim, as equações cinéticas e termodinâmicas envolvidas, bem como os resultados esperados para cada tipo de reator. Essa abordagem permite aos estudantes compreender melhor os princípios fundamentais da simulação de processos químicos e desenvolver habilidades práticas na utilização de ferramentas computacionais para análise de reatores.
Tipologia: Slides
2024
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Simuladores de Processos
Reatores
Prof. Dr. Fabio Batista
- Os simuladores de processos apresentam tipos diferentes de reatores.
- Os tipos de reatores mais comuns nos simuladores são os reatores de
conversão, de equilíbrio, de Gibbs, CSTR e PFR.
A seguir serão apresentados exemplos ilustrativos da simulação desses
reatores no simulador de processos DWSIM.
Reator de conversão
Acrilonitrila é produzida por uma reação envolvendo propileno, amônia e
oxigênio, representada pela reação química:
2 C 3 H 6 + 2 NH 3 + 3 O 2 → 2 C 3 H 3 N + 6 H 2 O
Considere uma corrente de alimentação a 693K e 200000 Pa com 94 mol/s
de propileno, 897 mol/s de ar (188 mol/s de oxigênio + 700 mol/s de
nitrogênio + 9 mol/s de argônio) e 113 mol/s de amônia em um reator
isotérmico (693K, com queda de pressão de 10,3 kPa) capaz de obter 80%
de conversão do reagente limitante. Simule o reator para essas condições.
Reator de conversão
- Clique em Conversão e inclua apenas os compostos envolvidos na reação:
2 C 3 H 6 + 2 NH 3 + 3 O 2 → 2 C 3 H 3 N + 6 H 2 O
- Adicione os coeficientes estequiométricos com valores negativos para os reagentes e positivos para os produtos. E selecione o componente base (propileno – limitante).
Reator de conversão
- Adicione o reator de conversão, a corrente de alimentação, de energia, de vapor e de líquido e configure o reator como na Figura.
Reatores de equilíbrio e de Gibbs
Resultados esperados:
Reator CSTR
Para exemplificar a simulação utilizando reatores CSTR, consideremos uma das reações de esterificação utilizadas para a obtenção de biodiesel, a esterificação do ácido oleico (presente na trioleína - OOO), utilizando etanol (Et) em meio contendo hidróxido de sódio para a formação do oleato de etila (EtO). Considere a seguinte reação reversível:
3 Et + OOO 🡪🡪 glicerol + 3 EtO
A cinética de reação de ordem direta (r) e reversa (r’) obedecem às seguintes
equações:
r=k[Et][OOO]
r'=k’*[glicerol]
Sendo:
k=1,9647*10 -5^ *exp[-34,208509/(RT)] (mol/m³s)
k'=2,372*10 -7^ *exp[-6,613448/(RT)] (mol/m³s)
Reator CSTR
a) Abra o DWSIM, adicione os componentes (Water_BD, Ethanol_BD, NaOH_BD, Glycerol_BD, OOO e EtO). Escolha o pacote de propriedades NRTL e o algoritmo flash Loops aninhados ELV.
Clique em Ferramentas e abra o Gereciador de Reações e configure a reação cinética como na figura.
Reator CSTR
a) Crie uma corrente de matéria para a alimentação (F) e configure.
Water_BD=0,001; Ethanol_BD=0,829; NaOH_BD=0,031; Glycerol_BD=0,001; OOO=0,137; EtO=0,001; T=317,6 K; P=101325 Pa; F= 2 mol/s.
Adicione o reator CSTR e configure como na Figura. Execute a simulação clicando com o botão direito do mouse sobre o reator escolhendo a opção |Recalcular|.