Artigo

OTIMIZAÇÃO DAS CONDIÇÕES OPERACIONAIS DE REATORES CSTR

LANA, Matheus Luiz1; PEREIRA, Fulvy Antonella Venturi3; MARTIM, Emerson2;

Resumo

Introdução:Reatores contínuos perfeitamente agitados (CSTR) são muito importantes nas indústrias químicas e sua modelagem se faz necessária, de forma a se obter as melhores condições operacionais, tentando-se com isso um melhor aproveitamento dos reagentes, obtendo uma maior quantidade dos produtos desejados, com menor gasto energético possível.

Objetivo:Realizar a modelagem de um reator CSTR para uma reação elementar de primeira ordem, seguida da implementação em Excel das equações diferenciais que regem o sistema modelado. Em seguida, analisar as melhores condições operacionais do reator modelado.

Metodologia:Realizou-se a modelagem de um reator CSTR, no qual estava ocorrendo uma reação elementar em fase líquida de primeira ordem, irreversível e não isotérmica. Algumas adimensionalizações foram necessárias com o objetivo de simplificar a modelagem das equações diferenciais. Pela complexidade das equações diferenciais encontradas, implementou-as no Excel pelos métodos numéricos de Euller e Runge-Kutta de quarta ordem. Para obtenção das condições operacionais em estado estacionário, implementou-se o método numérico da bisseção para a resolução da equação algébrica não linear.

Resultados:Obteve-se os perfis de concentração do reagente e do produto desejado e o perfil de temperatura do reator em função do tempo. As condições em estado estacionário foram obtidas, no entanto um ajuste refinado nos dados de processo foi necessário, de forma a validação dos dados. Aplicou-se a metodologia para a reação elementar irreversível e de primeira ordem ciclopropano produzindo propeno. Em função das equações diferenciais encontradas não apresentarem soluções analíticas, não foi possível avaliar qual dos métodos aplicados melhor descreveu o sistema, embora se saiba que o método de Runge-Kutta é mais aprimorado que o método de Euller.

Conclusões:A modelagem de um reator requer várias considerações e várias simplificações, que se adequadamente realizadas, permite avaliar quais os parâmetros mais importantes na modelagem de um reator químico.

Palavras-chave:Modelagem Reator CSTR. Reação química. Métodos numéricos. Adimensionalização.

Legendas

    1. Estudante
    2. Orientador
    3. Colaborador