ZEÓLITA FAUJASITA

ZEÓLITA FAUJASITA

VELOCIDADE DE REAÇÃO A PARTIR DA FREQUÊNCIA Reação de síntese de Fischer-Tropsch CO + H2  CH4 + H2O   Catalisador comercial de 0,5% Ru / Alumina. Dispersão de átomos de Ru expostos : 49% (quimissorção de hidrogênio) Freqüência de reação para o metano : 0,044 s-1 (número de átomos/moléculas reagindo por sítio e por segundo) a P = 988 kPa e T = 475 K Qual a velocidade de formação de metano em mol/s.gcat ?

- rA = NCH4 . D. ( 1/MWRu ) . ( %Ru/100 )   NCH4 = 0,044 moléculas/(átomo exposto de Ru) . s x 1 mol metano/6,02x1023 molec. D = 0,49 átomos expostos/num. total de átomos de Ru x 6,02x1023 átomos de Ru/mol Ru MWRu = 101,1 g/mol Ru %Ru/100 = 0,005 g Ru/gcat - rA = 1,07 x 10-6 mol/s.gcat

FREQUÊNCIA DE REAÇÃO

ALGORÍTMO PARA PROJETO DE REATOR HETEROGÊNEO Coleta de dados em Reatores de laboratório Obtenção lei de velocidade Definição de mecanismo e etapa limitante reação Estimação Parâmetros da lei de velocidade Projeto reator

ADSORÇÃO Representação de uma espécie adsorvida na superfície do catalisador   A + S ⇌ A.S S = sítio

ADSORÇÃO Ct (mol/gcat) = conc. molar total de sítios ativos = número de sítios ativos/massacat. /Número de AvogadRo   Cv = conc. molar de sítios vazios = número de sítios vazios/ massacat. /Número de AvogadRo Pi = pressão parcial da espécie i na fase gasosa, atm Ci.s = conc. De sítios na superfície ocupados pela espécie i , mol/gcat

ADSORÇÃO Se espécies A e B   Ct = Cv + CA.S + CB.S BALANÇO DE SÍTIOS A B

ADSORÇÃO Adsorção molecular ou associativa ou não-dissociativa CO + S CO.S C O Ex: -Ni-Ni-Ni-

ADSORÇÃO Adsorção dissociativa CO + 2S C.S + O.S C O Ex: -Fe-Fe-Fe-

ADSORÇÃO CO + S CO.S Isoterma de Langmuir vd = kAd PCO CV Vr = k-ad CCO.S rAD = kAd PCO CV - k-ad CCO.S

ADSORÇÃO Chamando KAd = kAd/ k-Ad constante de equilíbrio de adsorção rAd = kAd (PCO CV - CCO.S/ KAd )

ADSORÇÃO kAd independente da temperatura k-Ad aumenta exponencialmente com a T Logo: KAd diminui exponencialmente com a T

ADSORÇÃO Balanço de sítios Ct = CV + CCO.S No equilíbrio: rAd = 0 CCO.S = KAd PCO CV = KAd PCO (Ct - CCO.S) CCO.S (1 + KAd PCO) = KAd PCO Ct CCO.S = KAd PCO Ct / 1 + KAd PCO

ADSORÇÃO Cco.s Isoterma de Langmuir PCO

AJUSTE À LANGMUIR Pco/ CCO.S PCO/ CCO.S = 1/KAdCt + PCO/Ct Pco

ADSORÇÃO DISSOCIATIVA CO + 2S C.S + O.S A probalidade de dois sítios vazios adjacentes um ao outro é proporcional ao quadrado da concentração de sítios vazios Vd = kAd Pco Cv2 Vr = k-Ad CO.S CC.S rAd = kAd Pco Cv2 - k-Ad CO.S CC.S

ADSORÇÃO Chamando KAd = kAd/ k-Ad constante de equilíbrio de adsorção rAd = kAd (PCO CV2 - CC.SCO.S / KAd )

ADSORÇÃO No equilíbrio: rAd = 0 kAd PCO CV2 = k-Ad CC.SCO.S Para CC.S = CO.S CO.S = ( KAd PCO)1/2 CV

ADSORÇÃO Balanço de sítios: Ct = CV + CC.S + CO.S CV = Ct - CC.S - CO.S CV = Ct - 2CO.S

ADSORÇÃO Isoterma de Langmuir CO.S = ( KAd PCO)1/2 Ct/ 1 + 2(( KAd PCO)1/2 Linearizando: (PCO)1/2/ CO.S = 1/ Ct(KAd)1/2 + 2(PCO)1/2/Ct

ADSORÇÃO (PCO)1/2/ CO.S (PCO)1/2

Reação na superfície sítio único A.S B.S Reação elementar rs = ks ( CA.S - CB.S/Ks ) Ks = ks/k-s

Reação na superfície sítio duplo A.S + S B.S + S rs = ks ( CA.S Cv – CB.S Cv /Ks )

Reação na superfície A.S + B.S C.S + D.S rs = ks ( CA.S CB.S – CC.S CD.S /Ks )

Reação na superfície A.S + B.S’ C.S’ + D.S rs = ks ( CA.S CB.S’ – CC.S’ CD.S /Ks ) Cinética de Langmuir-Hinshelwood

Reação na superfície A.S + B(g) C.S + D(g) rs = ks ( CA.S PB – CC.S PD /Ks ) Mecanismo de Eley-Rideal

Dessorção C.S C + S rD = kD ( CC.S - PCCv/KD )