Reatores Heterogêneos Desativação
Como compensar a perda de atividade dos catalisadores Quando: Decaimento lento- trajetórias temperatura-tempo - 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 (4) De (3) a em função de W Substitui a na eq. (4) Resolve eq. (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 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) Δ
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)